JP2007240382A - 追尾装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本追尾装置は、センサ1から入力された探知データと目標航跡との相関をとる相関手段3と、相関手段3により相関付けされた探知データを入力し、追尾航跡を生成する追尾フィルタ手段4と、目標航跡と追尾航跡とを管理するトラックファイル100と、探知状況に応じて航跡転送周期内で圧縮時間を制御すると共に、相関付けされた探知データを圧縮時間単位で圧縮して航跡情報として転送する探知データ圧縮手段5とを備えている。
【選択図】図1
Description
以下、この発明の実施の形態1について説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る追尾装置の構成図である。本追尾装置は、センサ1、信号処理手段2、相関手段3、追尾フィルタ手段4、トラックファイル100、探知データ圧縮手段5を備えている。更に、探知データ圧縮手段5は、第1のバッファ51と、評価関数演算部52と、圧縮レート制御部53と、探知データ圧縮54と、第2のバッファ55を備えている。
なお、実施の形態1は、信号処理後の処理に特徴を有するので、センサ1及び信号処理手段2における信号処理の説明は省略する。また、本追尾装置の処理結果は航跡管理局(Fusion Center)200に転送される。
信号処理手段2は、センサ1から出力された探知信号に対して所定の信号処理を行い、信号処理結果(以下、探知データ)を出力する。
図2において、ローカルセンサから航跡管理局200への航跡転送周期をTと表す。「航跡転送周期T」とは、ローカルセンサで処理される追尾フィルタ手段4の出力を転送する周期を意味する。なお、「ローカルセンサ」とは、図1中で航跡管理局200以外の全ての構成要素を含むものとする。
また、ローカルセンサでの信号処理周期をaと表記する。「信号処理周期a」は、信号処理手段2から探知データが出力される周期を表しており、追尾フィルタ手段4の処理周期でもある。信号処理周期aは、航跡転送周期Tに比べて短いものとする。
更に、探知データの圧縮調整周期をΔとして表す。「探知データの圧縮調整周期Δ」とは、探知データを線形最小自乗法によってフィッティング(統合)する際の、圧縮の最小単位である。
先ず、第1のバッファ51は、航跡転送周期T内において入力された探知データZk,i jを記憶する。
評価関数演算部52は、探知データZk,i jの圧縮調整周期Δ単位で調整周期内の探知データを入力し、線形最小自乗法の評価関数値(数式1中の(1))を算出する。算出された評価関数値は圧縮レート制御部53に入力される。
圧縮レート制御部53は、評価関数演算部52から出力された評価関数値と、予め設定された、評価関数値に関する閾値とを比較する。
評価関数演算部52は、圧縮レート制御部53からの圧縮周期の増加指示が入力されると、更にΔ分の探知データを追加入力する。即ち、初期の圧縮周期Δに増分のΔ(圧縮調整周期)を追加して、圧縮周期2Δとして評価関数値を再度評価(閾値判定)する。
評価関数演算部52は、圧縮レート制御部53からの圧縮指示と圧縮周期が入力されると、評価関数値の算出に用いた探知データを探知データ圧縮部54に出力する。
Ak,i:観測値ベクトルZk,iの観測誤差共分散行列
Δvk,i:観測値ベクトルZk,iの雑音ベクトル
Vk:追尾フィルタによる平滑速度ベクトル
x,y,z:直交座標系の各軸成分
「観測誤差共分散行列」とは、観測値ベクトルのモデルを、真値に雑音ベクトルが付加したものと想定した場合に、その雑音ベクトルの共分散行列を意味する。
「追尾フィルタによる平滑速度ベクトル」とは、平滑値として得られる状態変数ベクトルの推定値のうち、速度分だけ取り出したベクトルを意味する。
探知データ圧縮手段5は、航跡転送周期Tとなると、第2のバッファ55から圧縮探知データを取り出し、航跡管理局200へまとめて送信する。
それに対して、本発明の実施の形態1では、航跡転送周期T内の探知データのうち、先ず圧縮調整周期Δ単位で線形最小自乗法によってフィッティングする。そして、線形最小自乗法の評価関数値が閾値以下の場合には、圧縮周期をΔ分だけ広げた2Δとして線形最小自乗法により再度フィッティングする。この処理を繰り返すことで圧縮周期を圧縮調整周期Δ単位で制御する。そして、そのフィッティング値を航跡管理局200へ転送する。
図3(a)と図3(b)とを比較すると、図3(b)の方が探知データの圧縮による誤差が低減されていることが分かる。
以下、この発明の実施の形態2について説明する。図4は、この発明の実施の形態2に係る追尾装置の構成図である。実施の形態2に係る追尾装置は、実施の形態1に係る追尾装置と比較して、主として探知データ圧縮部6(特に追尾誤差評価部62)が相違するものである。以下では、実施の形態1と相違する部分についてのみ説明する。
ここで、「ローカル航跡(追尾航跡)」とは、追尾フィルタ手段4の追尾フィルタ処理によって得られた推定値の集まりであり、トラックファイル100(目標航跡)のことを指す。
探知データ圧縮手段6では、相関手段3の出力である探知データZk,i jを入力する。以下、探知データ圧縮手段6内部の動作について説明する。
先ず、第1のバッファ61は、航跡転送周期T内において入力された探知データZk,i jを記憶する。
追尾誤差評価部62は、探知データZk,i jと追尾航跡との追尾誤差を評価し、得られた追尾誤差は圧縮レート制御部63に出力される。
圧縮レート制御部63は、追尾誤差評価部62による追尾誤差と、予め設定された、追尾誤差に関する閾値とを比較する。そして、追尾誤差に関する閾値と追尾誤差との関係(閾値判定)に従って、探知データの圧縮周期を複数区間設定する。
図5(a)が示すように、従来の追尾装置では、旋回目標の探知データに対して、追尾航跡は遅れを持つ。
それに対して、図5(b)に示すように、実施の形態2に係る追尾装置では、追尾誤差が大きくならない範囲(閾値以下)で圧縮周期を区切る。この例では、航跡転送周期Tに対して、探知データの圧縮は3区間に分けられている。
図6に示すように、目標の旋回に伴って、追尾誤差は航跡転送周期Tの中間付近で最も大きくなる。これは、図5(a)に示した追尾航跡の遅れに起因するものである。
図6では、航跡転送周期Tに対して、探知データの圧縮をt1〜t3の3区間に分けている。即ち、閾値を超える範囲をt2とし、その前後の閾値以下の範囲をt1,t3としたものである。
圧縮レート制御部63は、閾値判定に基づいて設定した圧縮周期(t1〜t3)を、追尾誤差評価部62に出力する。
探知データ圧縮部64は、数式1中の(2)に従って圧縮周期毎に探知データを圧縮し、圧縮探知データを第2のバッファ65に蓄積する。
探知データ圧縮手段6は、航跡転送周期Tとなると、第2のバッファ65から圧縮探知データを取り出し、航跡管理局200へまとめて送信する。
以下、この発明の実施の形態3について説明する。図7は、この発明の実施の形態3に係る追尾装置の構成図である。実施の形態2に係る追尾装置は、実施の形態1に係る追尾装置と比較して、主として探知データ圧縮手段7(特に雑音抑圧比評価部72)が相違するものである。以下では、実施の形態1と相違する部分についてのみ説明する。
そこで探知データ圧縮手段7では、最小自乗法による線分近似(フィッティング)後の雑音抑圧比を評価指標とし、雑音抑圧比が、雑音抑圧比に関する閾値を満足する時間単位で圧縮周期を区切るように制御する。そして、制御された圧縮周期単位で探知データを圧縮する。圧縮周期単位の圧縮探知データは、航跡転送周期でまとめて航跡管理局200に転送される。
ここで、「雑音抑圧比」とは、線形最小自乗法によってフィッティングした直線と、フィッティング対象である探知データとのばらつき具合を定量化したものである。雑音抑圧比を小さくするようにフィッティングすることにより、探知データのばらつきを抑圧することができる。
先ず、第1のバッファ71は、航跡転送周期T内において入力された探知データZk,i jを記憶する。
雑音抑圧比評価部72は、第1のバッファ71に蓄積された探知データZk,i jを入力し、雑音抑圧比(数式2中の(1))を算出する。
図8の例の場合、航跡転送周期Tに対し、探知データの圧縮はt1〜t4の4区間に分けられ、各区間で最小自乗法によって線分近似される。
探知データ圧縮部74は数式2中の(2)に従って探知データを圧縮し、結果を第2のバッファ75に蓄積する。
航跡転送周期となると、第2のバッファ75から圧縮探知データを取り出し、航跡管理局200へまとめて送信する。
以下、この発明の実施の形態4について説明する。図9は、この発明の実施の形態4に係る追尾装置の構成図である。実施の形態4に係る追尾装置は、実施の形態1に係る追尾装置と比較して、主として航跡管理局300が相違するものである。なお、探知データ圧縮手段8の構成は、探知データ圧縮手段5〜7(実施の形態1〜3)のうち、いずれの構成を用いてもよい。以下では、実施の形態1と相違する部分についてのみ説明する。
ここで、「Global航跡」とは、ローカルセンサから転送された航跡情報を、相関・統合部301で相関判定及び統合して生成された航跡である。
センサ制御部302は、ローカルセンサの位置情報とGlobal航跡とを入力し、目標がローカルセンサの覆域内に存在するか否かの判定を実施する。
探知データ圧縮手段8では、航跡管理局300から航跡転送要求を受信した場合、相関手段3の出力である探知データZk,i jを、最小の圧縮調整周期Δ単位で最小自乗法によって線分近似し、第2のバッファ85に出力する。そして、航跡転送周期Tになると第2のバッファ85から圧縮探知データを取り出し、航跡管理局300へまとめて出力する。
以下、この発明の実施の形態5について説明する。図10は、この発明の実施の形態5に係る追尾装置の構成図である。実施の形態5に係る追尾装置は、実施の形態1に係る追尾装置と比較して、主として相関手段20及び探知データ圧縮手段9(特に最良仮説抽出部96)が相違するものである。以下では、実施の形態1と相違する部分についてのみ説明する。
ここで、「仮説毎の確率」とは、その仮説が正しいとされる信頼度を表すものである。
先ず、第1のバッファ91は、航跡転送周期T内において相関付けされた探知データを記憶する。
次に、最良仮説抽出部96は、相関手段20から出力された相関仮説とその確率を入力し、確率が最も高い相関仮説(以下、最上位仮説)を抽出する。図11では、入力されたN個の相関仮説の中から最上位仮説(相関仮説2)を抽出している。
以下、この発明の実施の形態6について説明する。図12は、この発明の実施の形態6に係る追尾装置の構成図である。実施の形態6に係る追尾装置は、実施の形態5に係る追尾装置と比較して、主として探知データ圧縮手段10(特に仮説抽出部106)が相違するものである。以下では、実施の形態5と相違する部分についてのみ説明する。
先ず、第1のバッファ101は、航跡転送周期T内において相関付けされた探知データを記憶する。
次に、仮説抽出部106は、相関手段20で得られた相関仮説とその確率を入力し、確率が高いものから順に複数の相関仮説を抽出する。図13では、確率が上位N個の相関仮説を抽出しているので、目標航跡と探知データとの相関の組み合わせは最大N通り存在することとなる。
以下、この発明の実施の形態7について説明する。図14は、この発明の実施の形態7に係る追尾装置の構成図である。実施の形態7に係る追尾装置は、実施の形態5に係る追尾装置と比較して、主として探知データ圧縮手段11(特に仮説統合部116)が相違するものである。以下では、実施の形態5と相違する部分についてのみ説明する。
先ず、第1のバッファ111は、航跡転送周期T内において相関付けされた探知データを記憶する。
次に、仮説統合部111は、相関手段20で得られた相関仮説とその確率を入力し、確率が高いものから順に複数の相関仮説を抽出する。図15では、確率が上位N個の相関仮説を抽出している。そして、抽出した複数の相関関数とそれらの確率に従って、抽出した相関仮説を1つに統合する。
以下、この発明の実施の形態8について説明する。図16は、この発明の実施の形態8に係る追尾装置の構成図である。実施の形態8に係る追尾装置は、実施の形態1に係る追尾装置と比較して、主として探知データ圧縮手段12(特に探知データ圧縮部126〜130、データバス12A,12B)が相違するものである。以下では、実施の形態1と相違する部分についてのみ説明する。
圧縮レート制御部123は、評価関数演算部122の評価関数値を入力し、データ圧縮部126〜130から出力される圧縮探知データが更に圧縮可能であるか否かの判定を行う。
探知データ圧縮部124は、圧縮レート制御部123により出力される圧縮周期を入力し、判定結果に応じて探知データ圧縮部126〜130の出力を統合(圧縮)する。
探知データ圧縮手段12は、相関手段3の出力である探知データZk,i jを入力する。以下、探知データ圧縮手段5内部の動作について数式3を用いて説明する。
相関付けされた探知データは第1のバッファ121に蓄えられ、最小圧縮周期(圧縮調整周期)Δ毎に相関付けされた探知データを探知データ圧縮部126〜130に対して、図17に示すように順次出力される。
圧縮レート制御部123は、評価関数演算部122が出力した評価関数値と、予め設定された、評価関数値に関する閾値とを比較する。
探知データ圧縮部124は、数式3中の(4)を用いて、ブロック毎の圧縮データを更に圧縮(統合)する。そして、第2のバッファ125に出力する。「ブロック」とは、探知データ圧縮部126〜130のことである。
探知データ圧縮部124は、ブロック毎の圧縮データを未圧縮のまま、第2のバッファ125に出力する。
Claims (9)
- センサから入力された探知データと目標航跡との相関をとる相関手段と、
前記相関手段により目標航跡と相関付けされた探知データを入力し、平滑及び予測処理を行い、追尾航跡を生成する追尾フィルタ手段と、
前記目標航跡と前記追尾フィルタ手段により生成された追尾航跡とを管理する航跡ファイルと、
探知状況に応じて航跡転送周期内で圧縮時間を制御すると共に、前記相関付けされた探知データを前記圧縮時間単位で圧縮して航跡情報として転送する探知データ圧縮手段とを備えたことを特徴とする追尾装置。 - 前記探知データ圧縮手段は、前記相関付けされた探知データを線形最小自乗法にて線分近似する評価関数値を算出し、前記評価関数値の閾値判定に従って前記圧縮時間を制御することを特徴とする請求項1記載の追尾装置。
- 前記探知データ圧縮手段は、前記追尾航跡と前記相関付けされた探知データとを比較して追尾誤差を算出し、前記追尾誤差の閾値判定に従って前記圧縮時間を制御することを特徴とする請求項1記載の追尾装置。
- 前記探知データ圧縮手段は、最小自乗法にて前記相関付けされた探知データが近似される線分と該探知データとの雑音抑圧比を算出し、前記雑音抑圧比の閾値判定に従って前記圧縮時間を制御することを特徴とする請求項1記載の追尾装置。
- 前記センサの位置情報を管理すると共に、前記探知データ圧縮手段から転送された前記航跡情報と前記センサの位置情報とから目標が前記センサの覆域内に存在するかを判定し、目標が前記センサの覆域内に存在すると判定した場合には航跡転送要求を送信する航跡管理局を備え、
前記探知データ圧縮手段は、前記航跡転送要求を受信して前記圧縮時間を制御することを特徴とする請求項1記載の追尾装置。 - 前記相関手段は、MHT(Multiple Hypothesis Tracking)に基づいてセンサから入力された探知データと目標航跡との相関付けを行い、
前記探知データ圧縮手段は、MHTによって生成される相関仮説のうち、最も信頼度の高い相関仮説が示す相関付けされた探知データを前記圧縮時間単位で圧縮して航跡情報として転送することを特徴とする請求項1記載の追尾装置。 - 前記探知データ圧縮手段は、MHTによって生成される相関仮説のうち、信頼度が高い複数の相関仮説が示す複数の相関付けされた探知データを前記圧縮時間単位で圧縮して航跡情報として転送することを特徴とする請求項6記載の追尾装置。
- 前記探知データ圧縮手段は、MHTによって生成される相関仮説のうち、信頼度が高い複数の相関仮説を1つの仮説に統合し、該統合仮説が示す相関付けされた探知データを前記圧縮時間単位で圧縮して航跡情報として転送することを特徴とする請求項6記載の追尾装置。
- 前記探知データ圧縮手段は、複数の前記相関付けされた探知データをそれぞれ圧縮する複数の探知データ圧縮部を備え、
前記複数の探知データ圧縮部から出力された複数の圧縮済み探知データを線形最小自乗法にて線分近似する評価関数値を算出し、前記評価関数値の閾値判定に従って前記複数の圧縮済み探知データを更に圧縮して航跡情報として転送することを特徴とする請求項1記載の追尾装置。
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