JP2012242121A - Tracking apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To exhibit tracking maintenance performance when a distance between a sensor and a target is long, and to improve tracking accuracy to each tracking target when the distance between the sensor and the target is short.SOLUTION: A tracking apparatus includes: an angle calculation part 21 for calculating an angle formed by two measurement values obtained by setting a sensor position as a reference point when two measurement values are acquired through the sensor; an angle reference centroid calculation part 22 for calculating a weight coefficient for two measurement values based on the angle formed by the two measurement values calculated by the angle calculation part 21 and calculating the centroids of respective measurement values between respective measurement values based on the weight coefficient; and a smooth processing part 24 for calculating a smoothing value of each tracking target based on the centroids of respective measurement values calculated by the angle reference centroid calculation part 22 and a prediction value for each tracking target.

Description

この発明は、近接した複数の追尾目標に対する運動諸元の観測値をセンサを介して取得し、当該追尾目標に対する平滑値および予測値を算出することで追尾を行う追尾装置に関するものである。   The present invention relates to a tracking device that performs tracking by acquiring observation values of motion specifications for a plurality of adjacent tracking targets via a sensor and calculating a smooth value and a predicted value for the tracking target.

従来から、レーダセンサを用いて、近接した複数の追尾目標を追尾する追尾装置が知られている(例えば、非特許文献1参照)。この非特許文献1に開示された追尾装置では、まず、各追尾目標と、追尾ゲート内で複数得られた観測値との対応関係を示す各仮説の信頼度を算出する。この際、各仮説の信頼度として、各追尾目標の予測値(予測位置)と各観測値(観測位置)との距離に基づいて各観測値に対する重み係数を算出する。そして、各信頼度に基づいて各観測値の加重平均値を算出し、それぞれの追尾目標に対応付けることで複数の目標追尾を行っている。
ここで、複数の目標のうち、例えばi番目の目標を追尾する場合、追尾ゲート内での観測値数をNとし、その観測値をzi,j(j=1,・・・,N)とし、これらの観測値がi番目の追尾目標である場合の信頼度をβi,j(j=1,・・・,N)とすると、i番目の追尾目標に対応付けられる各観測値の加重平均値は、式(1)で表される。

Figure 2012242121
2. Description of the Related Art Conventionally, a tracking device that tracks a plurality of adjacent tracking targets using a radar sensor is known (see, for example, Non-Patent Document 1). In the tracking device disclosed in Non-Patent Document 1, first, the reliability of each hypothesis indicating the correspondence between each tracking target and a plurality of observed values obtained in the tracking gate is calculated. At this time, as the reliability of each hypothesis, a weighting coefficient for each observed value is calculated based on the distance between the predicted value (predicted position) of each tracking target and each observed value (observed position). Then, a weighted average value of each observation value is calculated based on each reliability, and a plurality of target tracking is performed by associating with each tracking target.
Here, among the plurality of targets, for example, when tracking the i-th target, the observed value number within the tracking gate and N i, the observed value z i, j (j = 1 , ···, N i ), and the reliability when these observation values are the i-th tracking target is β i, j (j = 1,..., N i ), each associated with the i-th tracking target. The weighted average value of the observed values is expressed by equation (1).
Figure 2012242121

Fortmann,Bar−Shalom and Scheffe,“Multi−Target Tracking Using Joint Probabilistic Data Association,” Proc.of the IEEE Conf. on Decision and Control,2,pp.807−812,Feb.,1980.Fortmann, Bar-Shalom and Scheffe, “Multi-Target Tracking Using Joint Probabilistic Data Association,” Proc. of the IEEE Conf. on Decision and Control, 2, pp. 807-812, Feb. , 1980.

ここで、非特許文献1に開示された従来の追尾装置では、上式(1)のようにN個の観測値の加重平均値をi番目の追尾目標に対応付けているが、この加重平均値は追尾ゲート内に存在する全観測値の中間寄りに常に位置する。このため、従来の追尾装置では、追尾維持は可能であるが、レーダセンサと目標との距離が小さくなった場合であっても、追尾目標ごとの追尾精度を向上させることができないという課題があった。 Here, in the conventional tracking apparatus disclosed in Non-Patent Document 1, although the weighted average value of N i number of observations as in the above equation (1) in association with the i-th tracking target, the weighting The average value is always located near the middle of all observed values in the tracking gate. For this reason, the conventional tracking device can maintain the tracking, but there is a problem that the tracking accuracy for each tracking target cannot be improved even when the distance between the radar sensor and the target becomes small. It was.

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、近接した複数の追尾目標に対する観測値をセンサを介して取得することで追尾を行う追尾装置において、複数の観測値を検出するセンサと目標との距離が大きい場合には、追尾目標候補となる位置を安定化させることで追尾維持性能を発揮することができ、センサと目標との距離が小さい場合には、センサにより得られた各観測値をそれぞれの追尾目標に対応付けることで、各追尾目標に対する追尾精度を向上させることができる追尾装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and detects a plurality of observation values in a tracking device that performs tracking by acquiring observation values for a plurality of adjacent tracking targets via a sensor. If the distance between the sensor to be detected and the target is large, tracking maintenance performance can be achieved by stabilizing the position of the tracking target candidate, and if the distance between the sensor and the target is small, An object of the present invention is to provide a tracking device that can improve the tracking accuracy for each tracking target by associating each observed value with each tracking target.

この発明に係る追尾装置は、センサを介して2つの観測値を取得した場合に、当該センサ位置を基準点とした当該2つの観測値のなす角度を算出する角度算出部と、角度算出部により算出された2つの観測値のなす角度に基づいて当該2つの観測値に対する重み係数を算出し、当該重み係数に基づいて当該各観測値の当該各観測値間での重心をそれぞれ算出する角度基準重心算出部と、角度基準重心算出部により算出された各観測値の重心および各追尾目標に対する予測値に基づいて、各追尾目標に対する平滑値を算出する平滑処理部とを備えたものである。   The tracking device according to the present invention includes an angle calculation unit that calculates an angle formed by the two observation values with the sensor position as a reference point when two observation values are acquired via the sensor, and an angle calculation unit. An angle reference for calculating a weighting coefficient for the two observation values based on the angle formed by the two observation values and calculating a centroid between the observation values for the observation values based on the weighting coefficient. A centroid calculating unit and a smoothing processing unit that calculates a smooth value for each tracking target based on the centroid of each observation value calculated by the angle reference centroid calculating unit and the predicted value for each tracking target.

この発明によれば、上記のように構成したので、センサと目標との距離が大きく、センサにより得られた2つの観測値のなす角度が小さい場合には、追尾目標候補となる位置を安定化させることで各追尾目標に対する追尾維持が可能となり、センサと目標との距離が小さく、センサにより得られた観測値のなす角度が大きい場合には、各観測値をそれぞれの追尾目標に対応付けることで、各追尾目標に対する追尾精度を向上させることができる。   According to the present invention, since it is configured as described above, when the distance between the sensor and the target is large and the angle formed by the two observation values obtained by the sensor is small, the position as the tracking target candidate is stabilized. Tracking can be maintained for each tracking target, and when the distance between the sensor and the target is small and the observation value obtained by the sensor is large, it is possible to associate each observation value with each tracking target. In addition, the tracking accuracy for each tracking target can be improved.

この発明の実施の形態1に係る追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the tracking apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る追尾装置による追尾処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the tracking process by the tracking apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る追尾装置が想定する観測状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the observation condition which the tracking apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention assumes. この発明の実施の形態1において使用する関数の一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the function used in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the effect implement | achieved by the tracking apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the tracking apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る追尾装置による追尾処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the tracking process by the tracking apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. この本発明の実施の形態2に係る追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the effect implement | achieved by the tracking apparatus which concerns on this Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the tracking apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る追尾装置による追尾処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the tracking process by the tracking apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る追尾装置が想定する観測状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the observation condition which the tracking apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention assumes.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
追尾装置は、近接した複数の追尾目標に対する観測値をレーダセンサ(不図示)を介して取得し、この追尾目標に対する平滑値および予測値を算出することで追尾を行うものである。この追尾装置は、図1に示すように、目標観測手段1および追尾手段2から構成されている。なお以下で説明する実施の形態1に係る追尾装置では、図3に示すように、レーダセンサにより2つの追尾目標に対する観測値が検出された状況を想定して説明を行う。
また、レーダセンサの種類は、追尾目標の位置や速度などの観測値が検出可能なレーダセンサであれば何でもよく、例えば測距用のレーダや、パルスドップラ周波数を利用する測速度用のレーダを用いる。また、赤外センサなどの光学センサ、画像レーダなどを用いてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an example of the configuration of a tracking device according to Embodiment 1 of the present invention.
The tracking device acquires observation values for a plurality of adjacent tracking targets via a radar sensor (not shown), and performs tracking by calculating a smooth value and a predicted value for the tracking target. As shown in FIG. 1, the tracking device includes a target observation unit 1 and a tracking unit 2. In the tracking device according to the first embodiment described below, description will be made assuming a situation in which observation values for two tracking targets are detected by a radar sensor, as shown in FIG.
The radar sensor may be any radar sensor that can detect an observation value such as the position and speed of the tracking target. For example, a radar for ranging or a radar for measuring speed using a pulse Doppler frequency may be used. Use. Further, an optical sensor such as an infrared sensor, an image radar, or the like may be used.

目標観測手段1は、アンテナ・受信系(不図示)を介してレーダセンサから取得した受信信号に対して、公知の方法による信号処理を行い、2つの観測値を生成するものである。この目標観測手段1により生成された各観測値を示す情報は追尾手段2内の角度算出部21に出力される。   The target observation means 1 performs signal processing by a known method on a reception signal acquired from a radar sensor via an antenna / reception system (not shown) to generate two observation values. Information indicating each observation value generated by the target observation unit 1 is output to the angle calculation unit 21 in the tracking unit 2.

追尾手段2は、目標観測手段1により生成された各観測値に基づいて、追尾目標に対する追尾処理を行うものである。この追尾手段2は、角度算出部21、角度基準重心算出部22、予測処理部23、平滑処理部24および平滑諸元ファイル25から構成されている。   The tracking unit 2 performs a tracking process on the tracking target based on each observation value generated by the target observation unit 1. The tracking unit 2 includes an angle calculation unit 21, an angle reference gravity center calculation unit 22, a prediction processing unit 23, a smoothing processing unit 24, and a smooth specification file 25.

角度算出部21は、目標観測手段1により生成された2つの観測値に基づいて、レーダセンサ位置を基準点とした2つの観測値のなす角度を算出するものである。この角度算出部21により算出された2つの観測値のなす角度を示す情報は角度基準重心算出部22に出力される。   The angle calculation unit 21 calculates an angle formed by two observation values with the radar sensor position as a reference point, based on the two observation values generated by the target observation unit 1. Information indicating the angle formed by the two observation values calculated by the angle calculation unit 21 is output to the angle reference gravity center calculation unit 22.

角度基準重心算出部22は、角度算出部21により算出された2つの観測値のなす角度に基づいてこの2つの観測値に対する重み係数を算出し、この重み係数に基づいて、各観測値の各観測値間での重心をそれぞれ算出するものである。この角度基準重心算出部22により算出された各観測値の重心を示す情報は平滑処理部24に出力される。   The angle reference center-of-gravity calculation unit 22 calculates a weighting coefficient for the two observation values based on the angle formed by the two observation values calculated by the angle calculation unit 21, and based on the weighting coefficient, The center of gravity between the observed values is calculated. Information indicating the centroid of each observation value calculated by the angle reference centroid calculation unit 22 is output to the smoothing processing unit 24.

予測処理部23は、1観測周期前の観測時刻における各追尾目標の平滑値(平滑位置および平滑速度)を示す情報を平滑諸元ファイル25から取得し、この平滑値に基づいて、現観測時刻における各追尾目標の予測値(予測位置および予測速度)を算出するものである。また、予測処理部23は、1観測周期前の観測時刻における各追尾目標の平滑誤差共分散行列を平滑諸元ファイル25から取得し、この平滑誤差共分散行列に基づいて、現観測時刻における各追尾目標の予測誤差共分散行列を算出する。この予測処理部23により算出された現観測時刻における各追尾目標の予測値および予測誤差共分散行列を示す情報は平滑処理部24に出力される。   The prediction processing unit 23 acquires information indicating the smoothed values (smooth position and smoothing speed) of each tracking target at the observation time before one observation period from the smoothing specification file 25, and based on the smoothed values, the current observation time The predicted value (predicted position and predicted speed) of each tracking target is calculated. In addition, the prediction processing unit 23 obtains the smoothing error covariance matrix of each tracking target at the observation time one observation period before from the smoothing specification file 25, and based on this smoothing error covariance matrix, A prediction error covariance matrix of the tracking target is calculated. Information indicating the predicted value and prediction error covariance matrix of each tracking target at the current observation time calculated by the prediction processing unit 23 is output to the smoothing processing unit 24.

平滑処理部24は、角度基準重心算出部22により算出された各観測値の重心、および、予測処理部23より算出された現観測時刻における各追尾目標の予測値に基づいて、現観測時刻における各追尾目標の平滑値を算出するものである。また、平滑処理部24は、予測処理部23より算出された現観測時刻における予測誤差共分散行列、および、各追尾目標に対するカルマンゲインに基づいて、現観測時刻における各追尾目標の平滑誤差共分散行列を算出する。この平滑処理部24により算出された現観測時刻における各追尾目標の平滑値および平滑誤差共分散行列を示す情報は平滑諸元ファイル25に出力される。   The smoothing processing unit 24 is based on the centroid of each observation value calculated by the angle reference centroid calculation unit 22 and the predicted value of each tracking target at the current observation time calculated by the prediction processing unit 23 at the current observation time. The smooth value of each tracking target is calculated. Further, the smoothing processing unit 24, based on the prediction error covariance matrix at the current observation time calculated by the prediction processing unit 23, and the Kalman gain for each tracking target, the smoothing error covariance of each tracking target at the current observation time. Calculate the matrix. Information indicating the smoothing value and smoothing error covariance matrix of each tracking target at the current observation time calculated by the smoothing processing unit 24 is output to the smoothing specification file 25.

平滑諸元ファイル25は、平滑処理部24により算出された現観測時刻における各追尾目標の平滑値および平滑誤差共分散行列を示す情報を記憶するものである。また、平滑諸元ファイル25は、各観測時刻において、記憶している1観測周期前の観測時刻における各追尾目標の平滑値および平滑誤差共分散行列を示す情報を予測処理部23に出力する。   The smoothing specification file 25 stores information indicating the smoothing value and smoothing error covariance matrix of each tracking target at the current observation time calculated by the smoothing processing unit 24. In addition, the smoothing specification file 25 outputs, to each prediction time, information indicating the smoothing value and smoothing error covariance matrix of each tracking target at the stored observation time before one observation period at each observation time.

次に、上記のように構成された追尾装置による追尾処理の流れについて説明する。図2はこの発明の実施の形態1に係る追尾装置による追尾処理の流れを示すフローチャートである。なお以下では、図3に示すように、レーダセンサにより2つの追尾目標に対する観測値(観測位置)z,zが検出された状況を想定して説明を行う。 Next, a flow of tracking processing by the tracking device configured as described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the flow of tracking processing by the tracking device according to Embodiment 1 of the present invention. In the following description, as shown in FIG. 3, description will be made assuming a situation in which observation values (observation positions) z 1 and z 2 for two tracking targets are detected by a radar sensor.

追尾装置による追尾処理では、図2に示すように、まず、目標観測手段1は、アンテナ・受信系を介してレーダセンサから取得した受信信号に対して、公知の方法による信号処理を行い、2つの観測値z,zを生成する(ステップST21)。この目標観測手段1により生成された各観測値z,zを示す情報は角度算出部21に出力される。 In the tracking processing by the tracking device, as shown in FIG. 2, first, the target observation means 1 performs signal processing by a known method on the received signal acquired from the radar sensor via the antenna / reception system. Two observation values z 1 and z 2 are generated (step ST21). Information indicating the observation values z 1 and z 2 generated by the target observation means 1 is output to the angle calculation unit 21.

次いで、角度算出部21は、目標観測手段1により生成された各観測値z,zに基づいて、レーダセンサ位置を基準点とした2つの観測値z,zのなす角度θを算出する(ステップST22)。この角度算出部21により算出された2つの観測値z,zのなす角度θを示す情報は角度基準重心算出部22に出力される。 Then, the angle calculating unit 21, based on the target observation means each observation z 1 generated by 1, z 2, the angle θ of the two on the basis point radar sensor position observations z 1, z 2 Calculate (step ST22). Information indicating the angle θ formed by the two observation values z 1 and z 2 calculated by the angle calculation unit 21 is output to the angle reference gravity center calculation unit 22.

次いで、角度基準重心算出部22は、角度算出部21により算出された2つの観測値z,zのなす角度θを変数とする関数f(θ)を用いて、この2つの観測値z,zに対する重み係数を算出する。そして、この重み係数に基づいて、式(2)から観測値z,zに対する各観測値z,z間での重心z1θ,z2θをそれぞれ算出する(ステップST23)。

Figure 2012242121
この角度基準重心算出部22により算出された各観測値z,zの重心z1θ,z2θを示す情報は平滑処理部24に出力される。 Next, the angle reference center-of-gravity calculation unit 22 uses the function f (θ) whose variable is the angle θ formed by the two observation values z 1 and z 2 calculated by the angle calculation unit 21, and uses the two observation values z. 1, calculates the weight factor for z 2. Based on this weighting factor, the centroids z and z between the observed values z 1 and z 2 with respect to the observed values z 1 and z 2 are calculated from the equation (2) (step ST23).
Figure 2012242121
Information indicating the centroids z and z of the observation values z 1 and z 2 calculated by the angle reference centroid calculation unit 22 is output to the smoothing processing unit 24.

ここで、各観測値z,zに対する重み係数を算出する際に用いる関数f(θ)としては、例えば図4に示すように、2つの観測値z,zのなす角度θに応じて変化する関数を使用する。なお、関数f(θ)は、図4に示す関数に限定されるものではなく、その他の関数を用いてもよい。これは、以降の実施の形態においても同様である。 Here, as a function f (θ) used when calculating a weighting coefficient for each of the observation values z 1 and z 2 , for example, as shown in FIG. 4, an angle θ formed by two observation values z 1 and z 2 is set. Use functions that change accordingly. The function f (θ) is not limited to the function shown in FIG. 4, and other functions may be used. The same applies to the following embodiments.

このステップST23の角度基準重心算出処理によって、図5(a)に示すように、レーダセンサと各追尾目標との距離が大きく、2つの観測値z,z(図5の×印位置)のなす角度θが小さい場合には、各追尾目標に対応付けられる各観測値z,zの重心z1θ,z2θ(図5の□,■印位置)が各観測値z,zに対して中間寄りの位置となる。そのため、追尾目標候補となる位置を安定化させることができ、各追尾目標に対する追尾維持が可能となる。
また、図5(b)に示すように、レーダセンサと各追尾目標との距離が小さくなり、2つの観測値z,zのなす角度θが大きくなるに連れて、各追尾目標に対応付けられる各観測値z,zの重心z1θ,z2θが各観測値z,z側に近づく。そのため、各追尾目標に対する追尾精度を向上させることができる。
なお図5の○,●印位置は、現観測時刻tにおける各追尾目標の予測位置x(ハット)i,k|k−1(i=1,2)である。
By the angle reference gravity center calculation process in step ST23, as shown in FIG. 5A, the distance between the radar sensor and each tracking target is large, and two observation values z 1 and z 2 (the positions marked with x in FIG. 5). Is small, the centroids z and z (the positions marked by □ and ■ in FIG. 5) of the observation values z 1 and z 2 associated with the tracking targets are the observation values z 1 and z. It is in the middle position with respect to 2 . Therefore, the position that becomes a tracking target candidate can be stabilized, and tracking can be maintained for each tracking target.
Further, as shown in FIG. 5B, as the distance between the radar sensor and each tracking target becomes smaller and the angle θ formed by the two observation values z 1 and z 2 becomes larger, each tracking target is supported. each observation z 1, z 2 of the center of gravity z 1Shita to be attached, z 2 [Theta] approaches each observation z 1, z 2 side. Therefore, tracking accuracy for each tracking target can be improved.
Note ○ in FIG. 5, ● mark positions are predicted position x of each tracking target at the current measurement time t k (hat) i, k | a k-1 (i = 1,2) .

一方、予測処理部23は予測処理を行う(ステップST24)。具体的には、予測処理部23は、まず、1観測周期前の観測時刻tk−1における各追尾目標の平滑値(平滑位置および平滑速度)x(ハット)i,k−1|k−1(i=1,2)を示す情報を平滑諸元ファイル25から取得する。そして、この平滑値x(ハット)i,k−1|k−1に基づいて、式(3)から現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値(予測位置および予測速度)x(ハット)i,k|k−1を算出する。

Figure 2012242121
On the other hand, the prediction processing unit 23 performs a prediction process (step ST24). Specifically, the prediction processing unit 23 firstly smoothes each smoothing target (smooth position and smoothing speed) x (hat) i, k−1 | k− at the observation time tk −1 one observation period before. Information indicating 1 (i = 1, 2) is acquired from the smooth specification file 25. Then, the smoothed value x (hat) i, k-1 | based on k-1, equation (3) the prediction value of each tracking target at the current observation time t k from the (predicted position and predicted velocity) x (hat) i, k | k−1 is calculated.
Figure 2012242121

次に、予測処理部23は、1観測周期前の時刻tk−1における各追尾目標の平滑誤差共分散行列を平滑諸元ファイル25から取得する。そして、この平滑誤差共分散行列に基づいて、現観測時刻tにおける各追尾目標の予測誤差共分散行列を算出する。
この予測処理部23により算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値x(ハット)i,k|k−1および予測誤差共分散行列を示す情報は平滑処理部24に出力される。
Next, the prediction processing unit 23 acquires the smoothing error covariance matrix of each tracking target from the smoothing specification file 25 at the time tk −1 one observation period before. Then, based on the error covariance matrix to calculate the prediction error covariance matrix of each tracking target at the current measurement time t k.
Each predicted value x (hat) i of the tracking target, k at the current measurement time t k which is calculated by the prediction processing section 23 | information indicating the k-1 and a prediction error covariance matrix is outputted to the smoothing processing section 24 .

次いで、平滑処理部24は平滑処理を行う(ステップST25)。具体的には、平滑処理部24は、まず、角度基準重心算出部22により算出された各観測値z,zの重心z1θ,z2θを、予測処理部23より算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値x(ハット)i,k|k−1に対応付け、各追尾目標に対するカルマンゲインKi,k(i=1,2)を算出する。そして、式(4)に示すカルマンフィルタアルゴリズムに従って現観測時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|k−1を算出する。

Figure 2012242121
Next, the smoothing processing unit 24 performs smoothing processing (step ST25). Specifically, the smoothing processing unit 24 first calculates the current observations calculated by the prediction processing unit 23 using the centroids z and z of the observation values z 1 and z 2 calculated by the angle reference centroid calculation unit 22. The Kalman gain K i, k (i = 1, 2) for each tracking target is calculated in association with the predicted value x (hat) i, k | k−1 of each tracking target at time t k . The current observation time t smoothed value of each tracking target in k x (hat) i, k according to the Kalman filter algorithm expressed by the equations (4) | calculates the k-1.
Figure 2012242121

次に、平滑処理部24は、予測処理部23により算出された予測誤差共分散行列、および、各追尾目標に対するカルマンゲインKi,kに基づいて、現観測時刻tにおける各追尾目標の平滑誤差共分散行列を算出する。
この平滑処理部24により算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|k−1および平滑誤差共分散行列を示す情報は平滑諸元ファイル25に出力されて記憶される。
Next, the smoothing processing unit 24 smoothes each tracking target at the current observation time t k based on the prediction error covariance matrix calculated by the prediction processing unit 23 and the Kalman gain K i, k for each tracking target. Calculate the error covariance matrix.
The smoothing processing unit of the tracking target in the current observation time t k which is calculated by 24 smoothed value x (hat) i, k | information indicating the k-1 and error covariance matrix is outputted to the smoothing specifications file 25 Is remembered.

次いで、平滑諸元ファイル25は、1観測周期後の観測時刻tk+1において、記憶している観測時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|kおよび平滑誤差共分散行列を示す情報を予測処理部23に出力する(ステップST26)。 Then, smoothing specifications file 25 is 1 at the observation time t k + 1 after the observation period, smoothed value x (hat) i of each tracking target at the measurement time t k which is stored, k | k and error covariance matrix Is output to the prediction processing unit 23 (step ST26).

以上のように、この実施の形態1によれば、レーザセンサ位置を基準点とした2つの観測値のなす角度に基づいてこの2つの観測値に対する重み係数を算出し、この重み係数に基づいて算出した各観測値の重心を各追尾目標に対応付けるように構成したので、レーダセンサと各追尾目標との距離が大きく、2つの観測値のなす角度が小さい場合には、追尾目標候補となる位置を安定化させることで各追尾目標に対する追尾維持が可能となり、レーダセンサと各追尾目標との距離が小さく、2つの観測値のなす角度が大きい場合には、複数得られている各観測値のそれぞれを各追尾目標に対応付けることで、各追尾目標に対する追尾精度を向上させることができる。   As described above, according to the first embodiment, the weighting coefficient for the two observation values is calculated based on the angle formed by the two observation values with the laser sensor position as the reference point, and based on the weighting coefficient. Since the calculated gravity center of each observation value is configured to be associated with each tracking target, if the distance between the radar sensor and each tracking target is large and the angle between the two observation values is small, the position as a tracking target candidate Can be tracked for each tracking target, and when the distance between the radar sensor and each tracking target is small and the angle between the two observations is large, a plurality of observation values are obtained. By associating each with each tracking target, the tracking accuracy with respect to each tracking target can be improved.

実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2に係る追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。図6に示す実施の形態2に係る追尾装置の構成は、図1に示す実施の形態1に係る追尾装置に加重平均部26bを追加したものであり、同様の構成についてはその説明を省略する。なお以下で説明する実施の形態2に係る追尾装置では、図3に示すように、レーダセンサにより2つの追尾目標に対する観測値が検出された状況を想定して説明を行う。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the tracking device according to Embodiment 2 of the present invention. The configuration of the tracking device according to the second embodiment shown in FIG. 6 is obtained by adding a weighted average unit 26b to the tracking device according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the description of the same configuration is omitted. . In the tracking device according to the second embodiment described below, the description will be made on the assumption that the observed values for the two tracking targets are detected by the radar sensor, as shown in FIG.

加重平均部26bは、目標観測手段1bにより生成された各観測値、および、予測処理部23bにより算出された現観測時刻における各追尾目標の予測値に基づいて、追尾目標ごとに、各観測値に対する信頼度を算出するものである。また、加重平均部26bは、目標観測手段1により生成された各観測値、および、算出した各観測値に対する信頼度に基づいて、追尾目標ごとに、各観測値の加重平均値を算出する。この加重平均部26bにより算出された追尾目標ごとの加重平均値を示す情報は角度基準重心算出部22bに出力される。   The weighted average unit 26b calculates each observation value for each tracking target based on each observation value generated by the target observation unit 1b and the predicted value of each tracking target at the current observation time calculated by the prediction processing unit 23b. The reliability with respect to is calculated. Further, the weighted average unit 26b calculates a weighted average value of each observation value for each tracking target based on each observation value generated by the target observation means 1 and the reliability for each calculated observation value. Information indicating the weighted average value for each tracking target calculated by the weighted average unit 26b is output to the angle reference centroid calculating unit 22b.

なお、角度基準重心算出部22bは、実施の形態1における角度基準重心算出部22と同様の処理によって、角度算出部21bにより算出された2つの観測値のなす角度を変数とする関数に基づいて、この2つの観測値に対する重み係数を算出する。さらに、角度基準重心算出部22bは、加重平均部26bにより算出された追尾目標ごとの加重平均値、および、算出した各観測値に対する重み係数に基づいて、各観測値の信頼度付き重心を算出する。この角度基準重心算出部22bにより算出された各観測値の信頼度付き重心を示す情報は平滑処理部24bに出力される。   Note that the angle reference centroid calculation unit 22b is based on a function that uses the angle formed by the two observation values calculated by the angle calculation unit 21b as a variable by the same processing as the angle reference centroid calculation unit 22 in the first embodiment. The weighting coefficient for these two observation values is calculated. Further, the angle reference centroid calculating unit 22b calculates the centroid with reliability of each observation value based on the weighted average value for each tracking target calculated by the weighted average unit 26b and the calculated weighting factor for each observation value. To do. Information indicating the centroid with reliability of each observation value calculated by the angle reference centroid calculating unit 22b is output to the smoothing processing unit 24b.

次に、上記のように構成された追尾装置による追尾処理の流れについて説明する。図7はこの発明の実施の形態2に係る追尾装置による追尾処理の流れを示すフローチャートである。なお以下では、図3に示すように、レーダセンサにより2つの追尾目標に対する観測値(観測位置)z,zが検出された状況を想定して説明を行う。 Next, a flow of tracking processing by the tracking device configured as described above will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the flow of tracking processing by the tracking device according to Embodiment 2 of the present invention. In the following description, as shown in FIG. 3, description will be made assuming a situation in which observation values (observation positions) z 1 and z 2 for two tracking targets are detected by a radar sensor.

追尾装置による追尾処理では、図7に示すように、まず、目標観測手段1bは、実施の形態1における目標観測手段1と同様の処理によって、アンテナ・受信系を介してレーダセンサから取得した受信信号から2つの観測値z,zを生成する(ステップST71)。この目標観測手段1bにより生成された各観測値z,zを示す情報は角度算出部21bおよび加重平均部26bに出力される。 In the tracking processing by the tracking device, as shown in FIG. 7, first, the target observation unit 1b receives the reception acquired from the radar sensor via the antenna / reception system by the same processing as the target observation unit 1 in the first embodiment. Two observation values z 1 and z 2 are generated from the signal (step ST71). Information indicating the observed values z 1 and z 2 generated by the target observation unit 1b is output to the angle calculation unit 21b and the weighted average unit 26b.

次いで、角度算出部21bは、実施の形態1における角度算出部21と同様の処理によって、目標観測手段1bにより生成された各観測値z,zに基づいて、レーダセンサ位置を基準点とした2つの観測値z,zのなす角度θを算出する(ステップST72)。この角度算出部21bにより算出された2つの観測値z,zのなす角度θを示す情報は角度基準重心算出部22bに出力される。 Next, the angle calculation unit 21b uses the radar sensor position as a reference point based on the observation values z 1 and z 2 generated by the target observation unit 1b by the same processing as the angle calculation unit 21 in the first embodiment. An angle θ formed by the two observed values z 1 and z 2 is calculated (step ST72). Information indicating the angle θ formed by the two observation values z 1 and z 2 calculated by the angle calculation unit 21b is output to the angle reference gravity center calculation unit 22b.

一方、加重平均部26bは観測値加重平均算出処理を行う(ステップST73)。具体的には、加重平均部26bは、まず、目標観測手段1bにより生成された各観測値z,z、および、予測処理部23bにより算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値(予測位置および予測速度)x(ハット)i,k|k−1(i=1,2)に基づいて、追尾目標ごとに、各観測値z,zに対する信頼度βi,j(i=1,2, j=1,2)を算出する。ここで例えば、現観測時刻tにおける各追尾目標の予測位置x(ハット)i,k|k−1と各観測値z,zとの距離を変数とする関数を用い、式(5)から、追尾目標ごとに各観測値z,zに対する信頼度βi,jを算出する。

Figure 2012242121
On the other hand, the weighted average unit 26b performs an observed value weighted average calculation process (step ST73). Specifically, the weighted average unit 26b, first, each observation z 1 generated by the target observation means 1b, z 2, and, for each tracked target at the current measurement time t k which is calculated by the prediction processing section 23b Based on the predicted value (predicted position and predicted speed) x (hat) i, k | k−1 (i = 1, 2), the reliability β i, for each observed value z 1 , z 2 for each tracking target j (i = 1, 2, j = 1, 2) is calculated. Here, for example, using a function whose variable is the distance between the predicted position x (hat) i, k | k−1 of each tracking target and the observed values z 1 and z 2 at the current observation time t k , ), The reliability β i, j for each observation value z 1 , z 2 is calculated for each tracking target.
Figure 2012242121

ここで、上式(5)では、追尾目標ごとの各観測値z,zに対する信頼度βi,jを算出する際に用いる関数として、各予測位置x(ハット)i,k|k−1と各観測値z,zとの距離を変数とする関数を用いているが、これに限定されるものではなく、その他の関数を用いてもよい。 Here, in the above equation (5), each predicted position x (hat) i, k | k is a function used when calculating the reliability β i, j for each observation value z 1 , z 2 for each tracking target. Although a function using a distance between −1 and each of the observed values z 1 and z 2 as a variable is used, the present invention is not limited to this, and other functions may be used.

次に、加重平均部26bは、目標観測手段1bにより生成された各観測値z,z、および、算出した追尾目標ごとの各観測値z,zに対する信頼度βi,jに基づいて、式(6)から、追尾目標ごとに、各観測値z,zの加重平均値z(バー),z(バー)を算出する。

Figure 2012242121
この加重平均部26bにより算出された追尾目標ごとの加重平均値z(バー),z(バー)を示す情報は角度基準重心算出部22bに出力される。 Then, the weighted average unit 26b, each observation z 1 generated by the target observation means 1b, z 2, and the reliability beta i, j for each observation z 1, z 2 per calculated tracking target based on, from equation (6), for each tracked target, to calculate a weighted average value z (bar) 1, z (bar) 2 each observation z 1, z 2.
Figure 2012242121
Information indicating the weighted average values z (bar) 1 and z (bar) 2 for each tracking target calculated by the weighted average unit 26b is output to the angle reference centroid calculating unit 22b.

次いで、角度基準重心算出部22bは、実施の形態1における角度基準重心算出部22と同様の処理によって、角度算出部21bにより算出された2つの観測値z,zのなす角度θを変数とする関数f(θ)を用いて、各観測値z,zに対する重み係数を算出する。そして、この重み係数および加重平均部26bにより算出された追尾目標ごとの加重平均値z(バー),z(バー)に基づいて、式(7)から各観測値z,zの信頼度付き重心z(バー)1θ,z(バー)2θを算出する(ステップST74)。

Figure 2012242121
この角度基準重心算出部22bにより算出された各観測値z,zの信頼度付き重心z(バー)1θ,z(バー)2θを示す情報は平滑処理部24bに出力される。 Next, the angle reference centroid calculation unit 22b changes the angle θ formed by the two observation values z 1 and z 2 calculated by the angle calculation unit 21b by the same processing as the angle reference centroid calculation unit 22 in the first embodiment. Is used to calculate a weighting coefficient for each of the observed values z 1 and z 2 . Based on the weighted average value z (bar) 1 and z (bar) 2 for each tracking target calculated by the weighting coefficient and the weighted average unit 26b, the observed values z 1 and z 2 are calculated from the equation (7). The center of gravity z (bar) and z (bar) with reliability are calculated (step ST74).
Figure 2012242121
Information indicating the centroids z (bar) and z (bar) with reliability of the observation values z 1 and z 2 calculated by the angle reference centroid calculation unit 22b is output to the smoothing processing unit 24b.

このステップST74の角度基準重心算出処理によって、図8(a)に示すように、レーダセンサと各追尾目標との距離が大きく、2つの観測値z,z(図8の×印位置)のなす角度θが小さい場合には、各追尾目標に対応付けられる各観測値z,zの信頼度付き重心z(バー)1θ,z(バー)2θ(図8の□,■印位置)が2つの加重平均値z(バー),z(バー)(図8の△,▲印位置)の中間寄りの位置となる。そのため、追尾目標候補となる位置を安定化させることができ、各追尾目標に対する追尾維持が可能となる。
また、図8(b)に示すように、レーダセンサと各追尾目標との距離が小さくなり、2つの観測値z,zのなす角度θが大きくなるに連れて、各追尾目標に対応付けられる各観測値z,zの信頼度付き重心z(バー)1θ,z(バー)2θが各加重平均値z(バー),z(バー)側に近づく。そのため、各追尾目標に対する追尾精度を向上させることができる。
なお図8の○,●印位置は、現観測時刻tにおける各追尾目標の予測位置x(ハット)i,k|k−1(i=1,2)である。
By the angle reference gravity center calculation process in step ST74, as shown in FIG. 8A, the distance between the radar sensor and each tracking target is large, and two observation values z 1 and z 2 (the positions marked with x in FIG. 8). Is small, the center of gravity z (bar) , z (bar) with reliability of each observation value z 1 , z 2 associated with each tracking target (□, ■ mark positions in FIG. 8) ) Is a position closer to the middle between the two weighted average values z (bar) 1 and z (bar) 2 (the positions of Δ and ▲ in FIG. 8). Therefore, the position that becomes a tracking target candidate can be stabilized, and tracking can be maintained for each tracking target.
Further, as shown in FIG. 8B, as the distance between the radar sensor and each tracking target becomes smaller and the angle θ formed by the two observation values z 1 and z 2 becomes larger, it corresponds to each tracking target. The centroids z (bars) and z (bars) with reliability of the observed values z 1 and z 2 to be attached approach the respective weighted average values z (bars) 1 and z (bars) 2 . Therefore, tracking accuracy for each tracking target can be improved.
Note ○ in FIG. 8, ● mark positions are predicted position x of each tracking target at the current measurement time t k (hat) i, k | a k-1 (i = 1,2) .

一方、予測処理部23bは、実施の形態1における予測処理部23と同様の処理によって予測処理を行い、現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値x(ハット)i,k|k−1および予測誤差共分散行列を算出する(ステップST75)。この予測処理部23bにより算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値x(ハット)i,k|k−1および予測誤差共分散行列を示す情報は平滑処理部24bおよび加重平均部26bに出力される。 On the other hand, the prediction processing section 23b performs prediction processing by the same processing as the prediction processing unit 23 according to the first embodiment, the predicted value x (hat) i of each tracking target at the current measurement time t k, k | k-1 Then, a prediction error covariance matrix is calculated (step ST75). Predicted value x (hat) i, k of the tracking target in the current observation time t k which is calculated by the prediction processing section 23b | k-1 and the information indicating the prediction error covariance matrix smoothing processing unit 24b and the weighted averager 26b.

次いで、平滑処理部24bは、実施の形態1における平滑処理部24と同様の処理によって平滑処理を行い、現観測時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|kおよび平滑誤差共分散行列を算出する(ステップST76)。この平滑処理部24bにより算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|kおよび平滑誤差共分散行列を示す情報は平滑諸元ファイル25bに出力されて記憶される。 Then, the smoothing processing unit 24b performs smoothing processing by the same processing as the smoothing processing section 24 in the first embodiment, the smoothing value x (hat) i of each tracking target at the current measurement time t k, k | k and smooth An error covariance matrix is calculated (step ST76). Smoothed value of each tracking target at the current measurement time t k which is calculated by the smoothing processing unit 24b x (hat) i, k | information indicating k and error covariance matrix is outputted to the smoothing specification file 25b stores Is done.

次いで、平滑諸元ファイル25bは、実施の形態1における平滑諸元ファイル25と同様の処理によって、1観測周期後の時刻tk+1において、記憶している時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|kおよび平滑誤差共分散行列を示す情報を予測処理部23bに出力する(ステップST77)。 Then, smoothing specifications file 25b carries out the same processing as smoothing specifications file 25 in the first embodiment, in one observation time t k + 1 after the period, the smoothing value x of each tracking target at time t k which is stored (Hat) Information indicating i, k | k and the smoothing error covariance matrix is output to the prediction processing unit 23b (step ST77).

以上のように、この実施の形態2によれば、追尾目標ごとに各観測値に対する信頼度を算出し、この信頼度に基づいて各観測値の信頼度付き重心を算出して各追尾目標に対応付けるように構成したので、実施の形態1における効果に対して、レーダセンサと各追尾目標との距離が大きく、2つの観測値のなす角度が小さい場合には、追尾目標候補となる位置をより安定化させることができ、レーダセンサと各追尾目標との距離が小さく、2つの観測値のなす角度が大きい場合には、各追尾目標に対する追尾精度をより向上させることができる。   As described above, according to the second embodiment, the reliability with respect to each observation value is calculated for each tracking target, and the center of gravity with the reliability of each observation value is calculated based on this reliability to each tracking target. Since the distance between the radar sensor and each tracking target is large and the angle formed by the two observation values is small with respect to the effect in the first embodiment, the position that becomes the tracking target candidate is further increased. When the distance between the radar sensor and each tracking target is small and the angle formed by the two observation values is large, the tracking accuracy for each tracking target can be further improved.

実施の形態3.
図9はこの発明の実施の形態3に係る追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。図9に示す実施の形態3に係る追尾装置の構成は、図6に示す実施の形態2に係る追尾装置の角度算出部21bを多目標角度算出部21cに変更したものであり、同様の構成についてはその説明を省略する。なお以下で説明する実施の形態3に係る追尾装置では、図11に示すように、レーダセンサによりN個の追尾目標に対する観測値が検出された状況を想定して説明を行う。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the tracking device according to Embodiment 3 of the present invention. The configuration of the tracking device according to the third embodiment shown in FIG. 9 is obtained by changing the angle calculation unit 21b of the tracking device according to the second embodiment shown in FIG. 6 to a multi-target angle calculation unit 21c. The description of is omitted. Note that the tracking device according to Embodiment 3 described below is described assuming a situation in which observed values for N tracking targets are detected by a radar sensor, as shown in FIG.

なお、目標観測手段1cは、アンテナ・受信系(不図示)を介してレーダセンサから取得した受信信号に対して、公知の方法による信号処理を行い、N個の観測値を生成する。この目標観測手段1cにより生成された各観測値を示す情報は多目標角度算出部21cに出力される。   The target observation means 1c performs signal processing by a known method on the received signal acquired from the radar sensor via an antenna / reception system (not shown), and generates N observation values. Information indicating each observation value generated by the target observation means 1c is output to the multi-target angle calculation unit 21c.

多目標角度算出部21cは、目標観測手段1cにより生成されたN個の観測値に基づいて、レーザセンサ位置を基準点とした2つの観測値のなす角度を全ての組み合わせについて算出するものである。この多目標角度算出部21cにより算出された各組み合わせでの2つの観測値のなす角度を示す情報は角度基準重心算出部22cに出力される。   The multi-target angle calculation unit 21c calculates an angle formed by two observation values with the laser sensor position as a reference point for all combinations based on N observation values generated by the target observation unit 1c. . Information indicating the angle formed by the two observation values in each combination calculated by the multi-target angle calculation unit 21c is output to the angle reference centroid calculation unit 22c.

次に、上記のように構成された追尾装置による追尾処理の流れについて説明する。図10はこの発明の実施の形態3に係る追尾装置による追尾処理の流れを示すフローチャートである。なお以下では、図11に示すように、レーダセンサによりN個の追尾目標に対する観測値z(j=1,2,・・・,N)が検出された状況を想定して説明を行う。 Next, a flow of tracking processing by the tracking device configured as described above will be described. FIG. 10 is a flowchart showing a flow of tracking processing by the tracking device according to Embodiment 3 of the present invention. In the following description, as shown in FIG. 11, a description will be given assuming a situation in which observation values z j (j = 1, 2,..., N) for N tracking targets are detected by a radar sensor.

追尾装置による追尾処理では、図10に示すように、まず、目標観測手段1cは、アンテナ・受信系を介してレーダセンサから取得した受信信号に対して、公知の方法による信号処理を行い、N個の観測値zを生成する(ステップST101)。この目標観測手段1cにより生成された各観測値zを示す情報は多目標角度算出部21cおよび加重平均部26cに出力される。 In the tracking processing by the tracking device, as shown in FIG. 10, first, the target observation means 1c performs signal processing by a known method on the received signal acquired from the radar sensor via the antenna / reception system, and N The observed values z j are generated (step ST101). Information indicating each observation value z j generated by the target observation means 1c is output to the multi-target angle calculation unit 21c and the weighted average unit 26c.

次いで、多目標角度算出部21cは、目標観測手段1cにより生成されたN個の観測値zに基づいて、レーザセンサ位置を基準点とした2つの観測値のなす角度θj,m(j=1,2,・・・,N、m=1,2,・・・,N)を全ての組み合わせについて算出する(ステップST102)。この多目標角度算出部21cにより算出された各組み合わせでの2つの観測値のなす角度θj,mを示す情報は角度基準重心算出部22cに出力される。 Next, the multi-target angle calculation unit 21c, based on the N observation values z j generated by the target observation unit 1c, forms an angle θ j, m (j between two observation values with the laser sensor position as a reference point. = 1, 2,..., N, m = 1, 2,..., N) are calculated for all combinations (step ST102). Information indicating the angle θ j, m formed by the two observation values in each combination calculated by the multi-target angle calculation unit 21c is output to the angle reference centroid calculation unit 22c.

一方、加重平均部26cは観測値加重平均算出処理を行う(ステップST103)。具体的には、加重平均部26cは、まず、目標観測手段1cにより生成された各観測値z、および、予測処理部23cにより算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値(予測位置および予測速度)x(ハット)i,k|k−1(i=1,2,・・・,N)に基づいて、追尾目標ごとに、各観測値zに対する信頼度βi,j(i=1,2,・・・,N j=1,2,・・・,N)を算出する。ここで例えば、現観測時刻tにおける各追尾目標の予測位置x(ハット)i,k|k−1と各観測値zとの距離を変数とする関数を用い、式(8)から、追尾目標ごとに各観測値zに対する信頼度βi,jを算出する。

Figure 2012242121
On the other hand, the weighted average unit 26c performs an observation value weighted average calculation process (step ST103). Specifically, the weighted average unit 26c, first, the target observation means 1c each observation z j is generated by, and the predicted values of the tracking target in the current observation time t k which is calculated by the prediction processing section 23c ( predicted position and predicted velocity) x (hat) i, k | k-1 (i = 1,2, ···, based on N), each tracking target, reliability beta i for each observation z j, j (i = 1, 2,..., N j = 1, 2,..., N) is calculated. Here, for example, current observation time t predicted position of each tracking target in k x (hat) i, k | using a function of the distance between the k-1 and the observation value z j and variable, from equation (8), calculates the reliability beta i, j for each observation z j for each tracking target.
Figure 2012242121

ここで、上式(8)では、追尾目標ごとの各観測値zに対する信頼度βi,jを算出する際に用いる関数として、各予測位置x(ハット)i,k|k−1と各観測値zとの距離を変数とする関数を用いているが、これに限定されるものではなく、その他の関数を用いてもよい。 Here, in the above equation (8), each predicted position x (hat) i, k | k−1 is a function used when calculating the reliability β i, j for each observation value z j for each tracking target. A function using the distance from each observation value z j as a variable is used, but the present invention is not limited to this, and other functions may be used.

次に、加重平均部26cは、目標観測手段1cにより生成された各観測値z、および、算出した追尾目標ごとの各観測値zに対する信頼度βi,jに基づいて、式(9)から、追尾目標ごとに、各観測値zの加重平均値z(バー)(i=1,2,・・・,N)を算出する。

Figure 2012242121
この加重平均部26cにより算出された追尾目標ごとの加重平均値z(バー)を示す情報は角度基準重心算出部22cに出力される。 Next, the weighted average unit 26c calculates the equation (9) based on the observation values z j generated by the target observation unit 1c and the reliability β i, j for the calculated observation values z j for each tracking target. ), The weighted average value z (bar) i (i = 1, 2,..., N) of each observation value z j is calculated for each tracking target.
Figure 2012242121
Information indicating the weighted average value z (bar) i for each tracking target calculated by the weighted average unit 26c is output to the angle reference centroid calculating unit 22c.

次いで、角度基準重心算出部22cは、実施の形態1における角度基準重心算出部22と同様の処理によって、多目標角度算出部21cにより算出された2つの観測値のなす角度θを変数とする関数f(θ)を用いて、この2つの観測値に対する重み係数を全ての組み合わせについて算出する。そして、これらの重み係数および加重平均部26cにより算出された追尾目標ごとの加重平均値z(バー)に基づいて、式(10)から各観測値zの信頼度付き重心z(バー)i,θを算出する(ステップST104)。

Figure 2012242121
この角度基準重心算出部22cにより算出された各観測値zの信頼度付き重心z(バー)i,θを示す情報は平滑処理部24cに出力される。 Next, the angle reference centroid calculation unit 22c is a function having the angle θ formed by the two observation values calculated by the multi-target angle calculation unit 21c as a variable by the same processing as the angle reference centroid calculation unit 22 in the first embodiment. Using f (θ), weighting coefficients for these two observation values are calculated for all combinations. Then, based on these weighting factors and the weighted average value z (bar) i for each tracking target calculated by the weighted average unit 26c, the center of gravity z (bar) with reliability of each observation value z j from Equation (10). i and θ are calculated (step ST104).
Figure 2012242121
Information indicating the centroids z (bars) i, θ with reliability of the respective observation values z j calculated by the angle reference centroid calculating unit 22c is output to the smoothing processing unit 24c.

このステップST104の角度基準重心算出処理によって、レーダセンサと各追尾目標との距離が大きく、2つの観測値のなす角度θが小さい場合には、各追尾目標に対応付けられる各観測値zの信頼度付き重心z(バー)i,θが各加重平均値z(バー)の中間寄りの位置となる。そのため、追尾目標候補となる位置を安定化させることができ、各追尾目標に対する追尾維持が可能となる。
また、レーダセンサと各追尾目標との距離が小さくなり、2つの観測値のなす角度θが大きくなるに連れて、各追尾目標に対応付けられる各観測値zの信頼度付き重心z(バー)i,θが各加重平均値z(バー)側に近づく。そのため、各追尾目標に対する追尾精度を向上させることができる。
When the distance between the radar sensor and each tracking target is large and the angle θ formed by the two observation values is small by the angle reference centroid calculation process in step ST104, each observation value z j associated with each tracking target is calculated. The center of gravity z (bar) i, θ with reliability is a position closer to the middle of each weighted average value z (bar) i . Therefore, the position that becomes a tracking target candidate can be stabilized, and tracking can be maintained for each tracking target.
Further, as the distance between the radar sensor and each tracking target decreases and the angle θ formed by the two observation values increases, the center of gravity z (bar with reliability) of each observation value z i associated with each tracking target. ) I and θ approach each weighted average value z (bar) i side. Therefore, tracking accuracy for each tracking target can be improved.

一方、予測処理部23cは予測処理を行う(ステップST105)。具体的には、予測処理部23cは、まず、1観測周期前の時刻tk−1における各追尾目標の平滑値(平滑位置および平滑速度)x(ハット)i,k−1|k−1(i=1,2,・・・,N)を示す情報を平滑諸元ファイル25cから取得する。そして、この平滑値x(ハット)i,k−1|k−1に基づいて、式(11)から現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値(予測位置および予測速度)x(ハット)i,k|k−1(i=1,2,・・・,N)を算出する。

Figure 2012242121
On the other hand, the prediction processing unit 23c performs a prediction process (step ST105). Specifically, the prediction processing unit 23c firstly smoothes each tracking target (smooth position and smoothing speed) x (hat) i, k-1 | k-1 at time tk -1 one observation period before. Information indicating (i = 1, 2,..., N) is acquired from the smooth specification file 25c. Then, the smoothed value x (hat) i, k-1 | based on k-1, wherein the predicted value of each tracking target at the current observation time t k from (11) (predicted position and predicted velocity) x (hat) i, k | k−1 (i = 1, 2,..., N) is calculated.
Figure 2012242121

次に、予測処理部23cは、実施の形態1における予測処理部23と同様の処理によって、各追尾目標の予測誤差共分散行列を算出する。
この予測処理部23cにより算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値x(ハット)i,k|k−1および予測誤差共分散行列を示す情報は平滑処理部24cおよび加重平均部26cに出力される。
Next, the prediction processing unit 23c calculates a prediction error covariance matrix for each tracking target by the same process as the prediction processing unit 23 in the first embodiment.
Predicted value x (hat) i, k of the tracking target in the current observation time t k which is calculated by the prediction processing section 23c | k-1 and the information indicating the prediction error covariance matrix smoothing processing section 24c and the weighted averager 26c.

次いで、平滑処理部24cは平滑処理を行う(ステップST106)。具体的には、平滑処理部24cは、まず、角度基準重心算出部22cにより算出された各観測値zの信頼度付き重心z(バー)i,θを、予測処理部23cより算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の予測値x(ハット)i,k|k−1に対応付け、各追尾目標に対するカルマンゲインKi,k(i=1,2,・・・,N)を算出する。そして、式(12)に示すカルマンフィルタアルゴリズムに従って現観測時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|k−1を算出する。

Figure 2012242121
Next, the smoothing processor 24c performs a smoothing process (step ST106). Specifically, the smoothing processing unit 24c first calculates the centroid z (bar) i, θ with reliability of each observation value z j calculated by the angle reference centroid calculating unit 22c from the prediction processing unit 23c. Kalman gain K i, k (i = 1, 2,..., N) corresponding to each tracking target in correspondence with the predicted value x (hat) i, k | k−1 of each tracking target at the current observation time t k Is calculated. The current observation time t smoothed value of each tracking target in k x (hat) i, k according to the Kalman filter algorithm expressed by the equations (12) | calculates the k-1.
Figure 2012242121

次に、平滑処理部24cは、予測処理部23cにより算出された予測誤差共分散行列、および、各追尾目標に対するカルマンゲインKi,kに基づいて、現観測時刻tにおける各追尾目標の平滑誤差共分散行列を算出する。
この平滑処理部24cにより算出された現観測時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|k−1および平滑誤差共分散行列を示す情報は平滑諸元ファイル25cに出力されて記憶される。
Next, the smoothing processing unit 24c smoothes each tracking target at the current observation time t k based on the prediction error covariance matrix calculated by the prediction processing unit 23c and the Kalman gain K i, k for each tracking target. Calculate the error covariance matrix.
The smoothed values of the tracking target in the current observation time t k which is calculated by the smoothing processing section 24c x (hat) i, k | information indicating the k-1 and error covariance matrix is outputted to the smoothing specifications file 25c Is remembered.

次いで、平滑諸元ファイル25cは、実施の形態1における平滑諸元ファイル25と同様の処理によって、1観測周期後の時刻tk+1において、記憶している時刻tにおける各追尾目標の平滑値x(ハット)i,k|k−1および平滑誤差共分散行列を示す情報を予測処理部23cに出力する(ステップST107)。 Then, smoothing specifications file 25c carries out the same processing as smoothing specifications file 25 in the first embodiment, in one observation time t k + 1 after the period, the smoothing value x of each tracking target at time t k which is stored (Hat) Information indicating i, k | k−1 and the smoothing error covariance matrix is output to the prediction processing unit 23c (step ST107).

以上のように、この実施の形態3によれば、N個の観測値に基づいて、レーザセンサ位置を基準とした2つの観測値のなす角度を全ての組み合わせに対して算出し、これらの角度から重み係数を算出し、この重み係数に基づいて算出した各観測値の信頼度付き重心を追尾目標に対応付けるように構成したので、レーダセンサと各追尾目標との距離が大きく、2つの観測値のなす角度が小さい場合には、追尾目標候補となる位置を安定化させることで各追尾目標に対する追尾維持が可能となり、レーダセンサと各追尾目標との距離が小さく、2つの観測値のなす角度が大きい場合には、複数得られている各観測値のそれぞれを各追尾目標に対応付けることで、各追尾目標に対する追尾精度を向上させることができる。   As described above, according to the third embodiment, based on the N observation values, the angles formed by the two observation values based on the laser sensor position are calculated for all combinations, and these angles are calculated. Since the weighting factor is calculated from this, and the centroid with reliability of each observation value calculated based on this weighting factor is associated with the tracking target, the distance between the radar sensor and each tracking target is large, and the two observation values If the angle between the tracking target is small, the tracking target can be maintained by stabilizing the position of the tracking target candidate, the distance between the radar sensor and each tracking target is small, and the angle formed by the two observation values When is large, it is possible to improve the tracking accuracy with respect to each tracking target by associating each of the obtained observation values with each tracking target.

なお、図9に示す実施の形態3に係る追尾装置は、実施の形態2に係る追尾装置の角度算出部21bを多目標角度算出部21cに変更したものであるが、実施の形態1に係る追尾装置の角度算出部21を多目標角度算出部21cに変更した場合についても同様に適用可能である。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
The tracking device according to the third embodiment shown in FIG. 9 is obtained by changing the angle calculation unit 21b of the tracking device according to the second embodiment to a multi-target angle calculation unit 21c, but according to the first embodiment. The same applies to the case where the angle calculation unit 21 of the tracking device is changed to the multi-target angle calculation unit 21c.
In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

1,1b,1c 目標観測手段、2,2b,2c 追尾手段、21,21b 角度算出部、21c 多目標角度算出部、22,22b,22c 角度基準重心算出部、23,23b,23c 予測処理部、24,24b,24c 平滑処理部、25,25b,25c 平滑諸元ファイル、26b,26c 加重平均部。   1, 1b, 1c target observation means, 2, 2b, 2c tracking means, 21, 21b angle calculation section, 21c multi-target angle calculation section, 22, 22b, 22c angle reference centroid calculation section, 23, 23b, 23c prediction processing section , 24, 24b, 24c Smoothing processing unit, 25, 25b, 25c Smoothing specification file, 26b, 26c Weighted average unit.

Claims (4)

近接した複数の追尾目標に対する観測値をセンサを介して取得し、当該観測値に基づいて当該追尾目標に対する平滑値および予測値を算出することで追尾を行う追尾装置において、
前記センサを介して2つの観測値を取得した場合に、当該センサ位置を基準点とした当該2つの観測値のなす角度を算出する角度算出部と、
前記角度算出部により算出された2つの観測値のなす角度に基づいて当該2つの観測値に対する重み係数を算出し、当該重み係数に基づいて当該各観測値の当該各観測値間での重心をそれぞれ算出する角度基準重心算出部と、
前記角度基準重心算出部により算出された各観測値の重心および前記各追尾目標に対する予測値に基づいて、各追尾目標に対する平滑値を算出する平滑処理部と
を備えた追尾装置。
In a tracking device that performs tracking by obtaining observed values for a plurality of tracking targets that are close to each other via a sensor and calculating a smooth value and a predicted value for the tracking target based on the observed values,
An angle calculation unit that calculates an angle formed by the two observation values with the sensor position as a reference point when two observation values are acquired via the sensor;
A weighting coefficient for the two observation values is calculated based on the angle formed by the two observation values calculated by the angle calculation unit, and the center of gravity between the observation values of the observation values is calculated based on the weighting coefficient. Angle reference center of gravity calculation unit for calculating each
A tracking apparatus comprising: a smoothing unit that calculates a smooth value for each tracking target based on the center of gravity of each observation value calculated by the angle reference centroid calculation unit and the predicted value for each tracking target.
前記角度基準重心算出部は、前記2つの観測値のなす角度を変数とする関数を用いて、当該角度が大きくなるにつれて前記各観測値の重心が当該各観測値の中間側から当該各観測値側に近づくような前記重み係数を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の追尾装置。
The angle reference center-of-gravity calculation unit uses a function having an angle formed by the two observation values as a variable, and the center of gravity of each observation value increases from the intermediate side of each observation value as the angle increases. The tracking device according to claim 1, wherein the weighting coefficient that approaches the side is calculated.
前記追尾目標ごとに、前記予測値に基づいて前記各観測値に対する信頼度を算出し、当該信頼度に基づいて当該各観測値の加重平均値を算出する加重平均部を備え、
前記角度基準重心算出部は、前記各観測値に対する重み係数および前記加重平均部により算出された追尾目標ごとの加重平均値に基づいて、当該各観測値の信頼度付き重心を算出する
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の追尾装置。
For each tracking target, a reliability for each observation value is calculated based on the predicted value, and a weighted average unit that calculates a weighted average value for each observation value based on the reliability is provided.
The angle reference centroid calculating unit calculates a centroid with reliability of each observation value based on a weighting factor for each observation value and a weighted average value for each tracking target calculated by the weighted average unit. The tracking device according to claim 1 or 2.
前記角度算出部は、前記センサを介して3つ以上の観測値を取得した場合に、当該センサ位置を基準点とした2つの観測値のなす角度を全ての組み合わせについて算出し、
前記角度基準重心算出部は、前記角度算出部により算出された2つの観測値のなす角度に基づいて当該2つの観測値に対する重み係数を全ての組み合わせについて算出し、当該各重み係数に基づいて、前記センサを介して取得した各観測値の当該各観測値間での重心をそれぞれ算出する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の追尾装置。
When the angle calculation unit acquires three or more observation values via the sensor, the angle calculation unit calculates the angle formed by the two observation values with the sensor position as a reference point for all combinations,
The angle reference center-of-gravity calculation unit calculates a weighting factor for the two observation values based on an angle formed by the two observation values calculated by the angle calculation unit for all combinations, and based on each weighting factor, 4. The tracking device according to claim 1, wherein a center of gravity of each observation value acquired via the sensor is calculated between the observation values. 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111435535A (en) * 2019-01-14 2020-07-21 株式会社日立制作所 Method and device for acquiring joint point information

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5842156A (en) * 1996-11-12 1998-11-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multirate multiresolution target tracking
JP2001296354A (en) * 2000-04-12 2001-10-26 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for managing resource
JP2003248057A (en) * 2002-02-27 2003-09-05 Japan Radio Co Ltd Radar-tracking apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5842156A (en) * 1996-11-12 1998-11-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multirate multiresolution target tracking
JP2001296354A (en) * 2000-04-12 2001-10-26 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for managing resource
JP2003248057A (en) * 2002-02-27 2003-09-05 Japan Radio Co Ltd Radar-tracking apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111435535A (en) * 2019-01-14 2020-07-21 株式会社日立制作所 Method and device for acquiring joint point information
CN111435535B (en) * 2019-01-14 2024-03-08 株式会社日立制作所 Method and device for acquiring joint point information

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