JP2015200519A - 航跡抽出装置及び航跡抽出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】観測の途中で分離する分離目標の航跡を抽出することができるようにする。
【解決手段】詳細探索部５により選択された航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）と、母機と分離目標の航跡の総長から決まる分離目標用閾値Ｔｈ₁とを比較し、その航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）が分離目標用閾値Ｔｈ₁以上であれば、分離目標の航跡が確立していると判定する目標分離判定部７を設け、目標分離判定部７により分離目標の航跡が確立していると判定された場合、航跡確立出力部９が詳細探索部５により選択された航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nを分離目標の航跡として出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、センサによる時系列の観測データから目標の航跡を抽出する航跡抽出装置及び航跡抽出方法に関するものである。

センサによって取得された多数の不要信号を含む時系列の観測データから目標の航跡を抽出する航跡抽出装置として、ＭＬ−ＰＤＡ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ−Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）を用いている装置がある。
ＭＬ−ＰＤＡは、センサの観測データを蓄積するとともに、その観測データを用いて、目標の航跡（目標の位置、速度）を仮定し、その仮定した航跡が、どの程度、実際の目標の航跡と似ているかを尤度（目標の航跡らしさ）で評価し、最尤推定によって尤度が最大となる航跡を探索するものである。
また、ＭＬ−ＰＤＡは、尤度が最大となる航跡を探索すると、その航跡の尤度と既定の閾値とを比較し、その航跡の尤度が閾値以上であれば、その航跡は目標の航跡であると判定して、その航跡を確立させている。

以下の非特許文献１では、航跡の尤度と比較する既定の閾値として、航跡の抽出に使用している時系列の観測データの長さ（フレームサイズ）に応じた値を用いている。
なお、ＭＬ−ＰＤＡは、目標が観測の途中で分離することを想定しておらず、観測の途中で分離しない単目標の航跡を確立するものである。

以下の特許文献１には、目標が観測の途中で分離する分離目標の航跡を確立するものではないが、観測フレーム中に目標が存在するか否かを仮説として保持することで、目標が観測の途中から出現する状況下でも、早期に目標の航跡を確立させることができる航跡抽出装置が開示されている。

特開２０１３−２２８３６２号公報（段落番号［０００７］、図３）

M. R. Chummun他, "Adaptive early-detection ML-PDA estimator for LO targets with EO sensors，" IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems， vol.38, no.2, pp.694-707， 2002年.

従来の航跡抽出装置は以上のように構成されているので、観測フレーム中に目標が存在するか否かを仮説として保持すれば、目標が観測の途中から出現する状況下でも、早期に目標の航跡を確立させることができる。しかし、目標が観測の途中で分離する場合、観測データに含まれている不要信号と分離目標を区別することができず、分離目標の航跡を抽出することができない課題があった。

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、観測の途中で分離する分離目標の航跡を抽出することができる航跡抽出装置及び航跡抽出方法を得ることを目的とする。

この発明に係る航跡抽出装置は、センサの各観測時刻で目標が分離していると仮定して、センサの観測データを用いて、分離元の目標及び目標から分離した分離目標の航跡候補をセンサの観測時刻毎に複数生成する航跡候補生成手段と、航跡候補生成手段により生成された航跡候補の尤度に基づいて、センサの観測時刻毎に、当該観測時刻における複数の航跡候補の中から１つの航跡候補を選択する概略探索手段と、センサの観測データを用いて、尤度が高まる方向に概略探索手段により選択された航跡候補を調整し、調整後の航跡候補の尤度に基づいて、複数の観測時刻における調整後の航跡候補の中から１つの航跡候補を選択する詳細探索手段とを設け、航跡確立判定手段が、詳細探索手段により選択された航跡候補の尤度と、分離元の目標と分離目標の航跡の総長から決まる分離目標用の閾値とを比較して、その比較結果から分離目標の航跡が確立しているか否かを判定し、分離目標の航跡が確立していれば、詳細探索手段により選択された航跡候補を分離目標の航跡として出力するようにしたものである。

この発明によれば、航跡確立判定手段が、詳細探索手段により選択された航跡候補の尤度と、分離元の目標と分離目標の航跡の総長から決まる分離目標用の閾値とを比較して、その比較結果から分離目標の航跡が確立しているか否かを判定し、分離目標の航跡が確立していれば、詳細探索手段により選択された航跡候補を分離目標の航跡として出力するように構成したので、観測の途中で分離する分離目標の航跡を抽出することができる効果がある。

この発明の実施の形態１による航跡抽出装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による航跡抽出装置の処理内容（航跡抽出方法）を示すフローチャートである。 概略探索部４の処理内容を示すフローチャートである。 詳細探索部５の処理内容を示すフローチャートである。 航跡確立判定部６の処理内容を示すフローチャートである。 母機と分離目標の関係を示す説明図である。 分離目標用閾値を示す説明図である。 単目標用閾値を示す説明図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による航跡抽出装置を示す構成図である。
図１において、センサ１はレーダ装置に搭載されており、例えば、レーダ装置から放射されたのち、目標に反射されたパルス信号を繰り返し受信して、その受信信号に対する公知の信号処理を実施することで、目標の観測値（位置、速度）である観測データを取得する。
観測データ抽出部２はセンサ１に対するインタフェース機器であり、センサ１により取得された時系列の観測データを入力して、その観測データを観測データ蓄積部３に格納する処理を実施する。
観測データ蓄積部３は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、時系列の観測データを記憶する。

概略探索部４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、センサ１の各観測時刻（観測の初期時刻（１）から現在時刻（Ｎ）に至るまでの各観測時刻）で目標が分離していると仮定して、観測データ蓄積部３により記憶されている時系列の観測データを用いて、母機（分離元の目標）及び分離目標（母機から分離した目標）の初期状態の航跡候補をセンサ１の観測時刻毎に複数生成する処理を実施する。
また、概略探索部４はセンサ１の観測時刻毎に生成した複数の航跡候補の尤度を算出し、その航跡候補の尤度に基づいて、センサ１の観測時刻毎に、当該観測時刻における複数の航跡候補の中から１つの航跡候補を選択する処理を実施する。なお、概略探索部４は航跡候補生成手段及び概略探索手段を構成している。

詳細探索部５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、観測データ蓄積部３により記憶されている観測データを用いて、概略探索部４により選択された航跡候補の尤度が高まる方向に、その航跡候補を調整する処理を実施する。
また、詳細探索部５は調整後の航跡候補の尤度に基づいて、複数の観測時刻における調整後の航跡候補の中から１つの航跡候補を選択する処理を実施する。なお、詳細探索部５は詳細探索手段を構成している。

航跡確立判定部６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、目標分離判定部７及び単目標判定部８を備えている。
目標分離判定部７は詳細探索部５により選択された航跡候補の尤度と、母機と分離目標の航跡の総長から決まる分離目標用閾値とを比較し、詳細探索部５により選択された航跡候補の尤度が分離目標用閾値以上であれば、分離目標の航跡が確立していると判定し、その航跡候補の尤度が分離目標用閾値未満であれば、分離目標の航跡が確立していないと判定する処理を実施する。

単目標判定部８は目標分離判定部７により分離目標の航跡が確立していないと判定された場合、現在の観測時刻における調整後の航跡候補の尤度と、母機の航跡の長さから決まる単目標用閾値とを比較して、その航跡候補の尤度が単目標用閾値以上であれば、非分離状態の目標である単目標の航跡が確立していると判定し、その航跡候補の尤度が単目標用閾値未満であれば、単目標の航跡が確立していないと判定する処理を実施する。
航跡確立出力部９は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、目標分離判定部７により分離目標の航跡が確立していると判定された場合、詳細探索部５により選択された航跡候補を分離目標の航跡として出力し、単目標判定部８により単目標の航跡が確立していると判定された場合、現在の観測時刻における調整後の航跡候補を単目標の航跡として出力する処理を実施する。
なお、航跡確立判定部６及び航跡確立出力部９から航跡確立判定手段が構成されている。

図１の例では、航跡抽出装置の構成要素である観測データ抽出部２、観測データ蓄積部３、概略探索部４、詳細探索部５、航跡確立判定部６及び航跡確立出力部９のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、航跡抽出装置がコンピュータで構成されていてもよい。
航跡抽出装置をコンピュータで構成する場合、観測データ蓄積部３をコンピュータの内部メモリ又は外部メモリ上に構成するとともに、観測データ抽出部２、概略探索部４、詳細探索部５、航跡確立判定部６及び航跡確立出力部９の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。

図２はこの発明の実施の形態１による航跡抽出装置の処理内容（航跡抽出方法）を示すフローチャートである。
また、図３は概略探索部４の処理内容を示すフローチャートであり、図４は詳細探索部５の処理内容を示すフローチャートである。
また、図５は航跡確立判定部６の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
センサ１は、例えば、レーダ装置から放射されたのち、目標に反射されたパルス信号を繰り返し受信して、その受信信号に対する公知の信号処理を実施することで、目標の観測値（位置、速度）である観測データを取得する。
観測データ抽出部２は、センサ１により取得された時系列の観測データを入力して（図２のステップＳＴ１）、その観測データを観測データ蓄積部３に出力する。
センサ１の観測回数がＮ回である場合、１回目の観測時刻（１）の観測データＺ₁（観測フレーム（１）の観測データ）、２回目の観測時刻（２）の観測データＺ₂（観測フレーム（２）の観測データ）、・・・、Ｎ回目の観測時刻（Ｎ）の観測データＺ_N（観測フレーム（Ｎ）の観測データ）を順次入力して、それらの観測データＺ₁〜Ｚ_Nを観測データ蓄積部３に出力する。

ただし、Ｚ_kはｋ番目の観測フレーム（ｋ）の観測データ（観測値）、ｚ_k,lはｋ番目の観測フレーム（ｋ）におけるｌ番目の観測値ベクトル、ｍ_kはｋ番目の観測フレーム（ｋ）における観測値数である。
観測データ蓄積部３は、観測データ抽出部２から出力された時系列の観測データＺ_1:Nを蓄積する（ステップＳＴ２）。

概略探索部４は、観測データ蓄積部３に蓄積されている観測データＺ_1:Nを用いて、目標の航跡を概略探索する（ステップＳＴ３）。
以下、図３を参照しながら、概略探索部４による航跡の概略探索処理を具体的に説明する。
概略探索部４は、観測データ蓄積部３に蓄積されているＮ個の観測データＺ_1:Nを入力すると、その観測データＺ_1:Nの各観測時刻で、目標が分離していると仮定して、初期状態の想定範囲内で、母機及び分離目標の初期状態の候補Ｘ^p（ｐ＝１，２，・・・，Ｐ）をＰ個生成する。
初期状態の候補Ｘ^pを生成する処理自体は公知の技術であり、例えば、上記の非特許文献１に開示されている方法で初期状態の候補Ｘ^pを生成するようにすればよい。
以下、Ｐ個の初期状態の候補Ｘ^p（ｐ＝１，２，・・・，Ｐ）の集合をＸ^1:pのように表記する。

概略探索部４は、Ｐ個の初期状態の候補Ｘ^pを生成すると、各々の観測フレーム（Ｍ）（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）において、目標が分離していると仮定して、観測フレーム（Ｍ）毎に、Ｐ個の初期状態の候補Ｘ^pから、目標の運動モデルを用いて、１回目の観測時刻（１）から現在時刻であるＮ回目の観測時刻（Ｎ）に至るまでの状態ベクトルＸ^p _1:N（航跡の候補）をＰ個生成する（図３のステップＳＴ１１）。
例えば、２次元の観測データから、等速直線運動の目標である母機の航跡と、母機から分離する等速直線運動の分離目標の航跡とを抽出する場合、母機と分離目標の初期状態Ｘは、下記の式（３）のように定義することができる。

式（３）において、（ｘ⁽¹⁾，ｙ⁽¹⁾）は母機の観測時刻（１）の観測フレーム（１）における位置ベクトル、（ｘドット⁽¹⁾，ｙドット⁽¹⁾）は母機の観測時刻（１）の観測フレーム（１）における速度ベクトルである。
明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字の上に“・”の記号を付することができないので、ｘドットやｙドットのように表記している。
ｃは母機から見た分離目標の速度ベクトルの倍率、θは母機から見た分離目標の分離角度である。
ここで、図６は母機と分離目標の関係を示す説明図であり、図６の（ｐ⁽¹⁾，ｖ⁽¹⁾）は母機の位置ベクトルと速度ベクトルを表し、ｖ⁽²⁾は分離目標の速度ベクトルを表している。
因みに、母機と分離目標の初期状態Ｘを式（３）のように定義する場合、初期状態Ｘの要素である速度倍率ｃや分離角度θなどを適宜変更することで、Ｐ個の初期状態の候補Ｘ^p（ｐ＝１，２，・・・，Ｐ）を生成することができる。

母機の初期状態Ｘ⁽¹⁾は下記の式（４）で表され、母機の状態ベクトルである航跡の候補Ｘ⁽¹⁾ _kは等速直線運動の仮定から下記の式（５）で表される。

式（５）において、Ｉ₂はサイズ２×２の単位行列、０_2×2はサイズ２×２の零行列である。

また、目標が観測フレーム（Ｍ）で分離すると仮定した場合、観測フレーム（Ｍ）における分離目標の初期状態Ｘ⁽²⁾は、母機の位置ベクトルと速度ベクトルを利用して、下記の式（６）に示すように表される。

また、ｋ回目の観測時刻（ｋ）における分離目標の状態ベクトルである航跡の候補Ｘ⁽²⁾ _kは、等速直線運動の仮定から下記の式（７）で表される。

上記の「初期状態の候補Ｘ^pから、目標の運動モデルを用いて、１回目の観測時刻（１）から現在時刻であるＮ回目の観測時刻（Ｎ）に至るまでの状態ベクトルＸ^p _1:N（航跡の候補）をＰ個生成する」は、仮定した初期状態Ｘを入力として、式（４）〜（７）を用いて、１回目の観測時刻（１）からＮ回目の観測時刻（Ｎ）に至るまでの状態ベクトルである航跡の候補Ｘ_k＝（Ｘ⁽¹⁾ _k，Ｘ⁽²⁾ _k）（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）を生成することを意味している。

ところで、分離目標を多目標として、従来のＭＬ−ＰＤＡ方式で状態ベクトル（航跡候補）を探索する場合、探索する状態ベクトルＸ^oldは、下記の式（８）に示すように、８個のパラメータを推定する必要がある。

これに対して、この実施の形態１では、上記の式（３）に示す６個のパラメータと、目標が分離した観測フレーム（Ｍ）を示すパラメータとの計７個のパラメータを推定すれば、母機と分離目標の位置と速度が分かる。

よって、この実施の形態１では、推定パラメータの数が減少するため、探索空間が小さくなり、計算負荷が低減されることが期待される。
また、従来のＭＬ−ＰＤＡ方式では、分離目標の速度を式（８）のように直交座標系で定義しているが、この実施の形態１では、母機と分離目標の運動が近いという前提の下で、式（３）のように、分離目標の速度ベクトルｖ⁽²⁾を、母機に対する分離目標の分離角度θと速度倍率ｃで定義しているので、分離目標の速度に関する初期状態の推定精度が向上することが期待される。

概略探索部４は、観測フレーム（Ｍ）（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）毎に、状態ベクトルである航跡候補Ｘ^p _1:Nを生成すると、各々の航跡候補Ｘ_1:Nを下記の式（９）に示す分離目標用の尤度関数（航跡候補Ｘ_1:N、観測データＺ_1:N、観測フレーム（Ｍ）を示すパラメータを入力して、観測データの航跡らしさのスコアを出力する関数）にそれぞれ入力することで、各々の航跡候補Ｘ_1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘ_1:N）をそれぞれ算出する（ステップＳＴ１２）。

ただし、Ｐ⁽¹⁾ _dは母機の１観測フレーム中の検出確率、Ｐ⁽²⁾ _dは分離目標の１観測フレーム中の検出確率、βは１観測フレーム中の不要信号密度（観測データの中に不要信号が出現する確率）を表している。
また、Ｎ（ｅ｜ｆ，ｇ）は平均ｆで標準偏差ｇの正規分布から値ｅが出現する確率、ＨはＨ＝［Ｉ₂，０_2×2］を満たす行列、Ｒは観測誤差を表している。
なお、Ｐ⁽¹⁾ _d，Ｐ⁽²⁾ _d，β，Ｒは既知のパラメータとして事前に分かっているものとする。
式（９）に示す分離目標用の尤度関数は、上記の非特許文献１に開示されている単目標用の尤度関数を拡張したものであり、従来の単目標の尤度関数に対して、分離目標の対数尤度と、母機と分離目標の相互作用を考慮した対数尤度を加えた形になっているので、目標が観測の途中で分離する状況において、分離目標の航跡を抽出できることが期待される。

概略探索部４は、観測フレーム（Ｍ）（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）毎に、Ｐ個の航跡候補Ｘ^p _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘ^p _1:N）を算出すると、下記の式（１１）に示すように、各観測フレーム（Ｍ）におけるＰ個の航跡候補Ｘ^p _1:Nの中で、尤度が最大になる航跡候補ｐ’_MであるＸ^p’M _1:Nを特定し、観測フレーム（Ｍ）毎の最大尤度の航跡候補Ｘ^p’M _1:Nを詳細探索部５に出力する（ステップＳＴ１３）。

詳細探索部５は、概略探索部４が目標の航跡を概略探索すると、観測データ蓄積部３により記憶されている観測データを用いて、目標の航跡を詳細に探索する（図２のステップＳＴ４）。
以下、図４を参照しながら、詳細探索部５による航跡の詳細探索処理を具体的に説明する。

詳細探索部５は、概略探索部４が観測フレーム（Ｍ）（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）毎に、尤度が最大の航跡候補Ｘ^p’M _1:Nを選択すると、観測データ蓄積部３により記憶されている観測データＺ_1:Nを用いて、各航跡候補Ｘ^p’M _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘ^p’M _1:N）が高まるように、各航跡候補Ｘ^p’M _1:Nを調整する。
即ち、詳細探索部５は、観測フレーム（Ｍ）毎に、例えば、最急降下法、Ｎｅｗｔｏｎ法、共役勾配法、準Ｎｅｗｔｏｎ法、ＥＭ（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法などの最適化手法を航跡候補Ｘ^p’M _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘ^p’M _1:N）に適用することで、その航跡候補Ｘ^p’M _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘ^p’M _1:N）を最大化する（図４のステップＳＴ２１）。
以下、尤度を最大化した航跡候補をＸハット^p’M _1:Nように表記し、最大化した尤度をφ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M _1:N）のように表記する。
明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字の上に“＾”の記号を付することができないので、Ｘハットのように表記している。

詳細探索部５は、観測フレーム（Ｍ）（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）毎に、概略探索部４により選択された航跡候補の尤度を最大化すると、下記の式（１２）に示すように、Ｎ個の観測フレーム（Ｍ）の航跡候補Ｘハット^p’M _1:Nの中で、最大化した尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M _1:N）が最も大きい航跡候補を特定する。以下、最も大きい航跡候補をＸハット^p’M’ _1:Nように表記する。

詳細探索部５は、最も大きい航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nを特定すると、その航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nと、その航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）と、その航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの観測フレーム（Ｍ’）を示すパラメータとを航跡確立判定部６に出力する（ステップＳＴ２２）。
また、詳細探索部５は、単目標の航跡の抽出に用いる情報として、現在時刻であるＮ回目の観測時刻（Ｎ）の観測フレーム（Ｎ）における航跡候補Ｘハット^p’N _1:N（詳細探索部５により尤度が最大化された観測フレーム（Ｎ）における航跡候補）と、その航跡候補Ｘハット^p’N _1:Nの尤度φ_N（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’N _1:N）とを航跡確立判定部６に出力する。

航跡確立判定部６は、詳細探索部５から航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:N、尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）、観測フレーム（Ｍ’）を示すパラメータ、航跡候補Ｘハット^p’N _1:N及び尤度φ_N（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’N _1:N）を受けると、分離目標の航跡又は単目標の航跡が確立しているか否かを判定する（図２のステップＳＴ５）。
以下、図５を参照しながら、航跡確立判定部６の航跡確立の判定処理を具体的に説明する。

航跡確立判定部６の目標分離判定部７は、詳細探索部５から出力された観測フレーム（Ｍ’）を示すパラメータを用いて、図７に示すように、母機と分離目標の航跡の総長から決まる分離目標用閾値Ｔｈ₁を算出する。
例えば、下記の式（１３）に示すような計算を行うことで、分離目標用閾値Ｔｈ₁を算出する。

式（１３）において、ａ，ｂは任意の定数である。

目標分離判定部７は、分離目標用閾値Ｔｈ₁を算出すると、詳細探索部５から出力された分離目標に係る観測フレーム（Ｍ’）における航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）と分離目標用閾値Ｔｈ₁を比較し（図５のステップＳＴ３１）、その航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）が分離目標用閾値Ｔｈ₁以上であれば、分離目標の航跡が確立していると判定する。
一方、その航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）が分離目標用閾値Ｔｈ₁未満であれば、分離目標の航跡が確立していないと判定する。

航跡確立判定部６の単目標判定部８は、目標分離判定部７により分離目標の航跡が確立していないと判定された場合、図８に示すように、母機の航跡の長さから決まる単目標用閾値Ｔｈ₂を算出する。
例えば、下記の式（１４）に示すような計算を行うことで、単目標用閾値Ｔｈ₂を算出する。

単目標判定部８は、単目標用閾値Ｔｈ₂を算出すると、詳細探索部５から出力された単目標に係る観測フレーム（Ｎ）における航跡候補Ｘハット^p’N _1:Nの尤度φ_N（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’N _1:N）と単目標用閾値Ｔｈ₂を比較し（ステップＳＴ３２）、その尤度φ_N（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’N _1:N）が単目標用閾値Ｔｈ₂以上であれば、単目標の航跡が確立していると判定する。
一方、その尤度φ_N（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’N _1:N）が単目標用閾値Ｔｈ₂未満であれば、単目標の航跡が確立していないと判定する。

航跡確立出力部９は、目標分離判定部７により分離目標の航跡が確立していると判定された場合、詳細探索部５により選択された観測フレーム（Ｍ’）における航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nを分離目標の航跡として出力する。
また、航跡確立出力部９は、単目標判定部８により単目標の航跡が確立していると判定された場合、観測フレーム（Ｎ）における航跡候補Ｘハット^p’N _1:Nを単目標の航跡として出力する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、詳細探索部５により選択された観測フレーム（Ｍ’）における航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）と、母機と分離目標の航跡の総長から決まる分離目標用閾値Ｔｈ₁とを比較し、詳細探索部５により選択された観測フレーム（Ｍ’）における航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nの尤度φ_M（Ｚ_1:N｜Ｘハット^p’M’ _1:N）が分離目標用閾値Ｔｈ₁以上であれば、分離目標の航跡が確立していると判定する目標分離判定部７を設け、目標分離判定部７により分離目標の航跡が確立していると判定された場合、航跡確立出力部９が詳細探索部５により選択された観測フレーム（Ｍ’）における航跡候補Ｘハット^p’M’ _1:Nを分離目標の航跡として出力するように構成したので、観測の途中で分離する分離目標の航跡を抽出することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、概略探索部４が母機及び分離目標の航跡候補を生成する際、母機の速度ベクトルｖ⁽¹⁾に対する分離目標の速度倍率ｃと分離角度θを用いて、航跡候補の要素である分離目標の速度ベクトルｖ⁽²⁾を定義するように構成したので、従来のＭＬ−ＰＤＡ方式のように、直交座標系で定義するよりも、推定パラメータの数が減少して目標の探索空間が小さくなり、計算負荷を低減することができる効果を奏する。
また、分離目標の速度ベクトルｖ⁽²⁾に関する初期状態の推定精度を高めることができる効果を奏する。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、詳細探索部５が、概略探索部４により選択された観測フレーム（Ｍ）毎の最大尤度の航跡候補Ｘ^p’M _1:N（分離目標の速度ベクトルｖ⁽²⁾が、母機の速度ベクトルｖ⁽¹⁾に対する分離目標の速度倍率ｃと分離角度θで定義されている航跡候補）の尤度が高まる方向に当該航跡候補Ｘ^p’M _1:Nを調整するものを示したが、分離目標の速度ベクトルｖ⁽²⁾を正確に推定する必要がある場合、母機の速度ベクトルｖ⁽¹⁾と速度倍率ｃ及び分離角度θを用いて、直交座標系における分離目標の速度ベクトルｖ⁽²⁾を算出することで、母機の速度ベクトルｖ⁽¹⁾と分離目標の速度ベクトルｖ⁽²⁾が直交座標系で定義されている航跡候補Ｘ^p’ _1:Mを求めるようにしてもよい。
この場合、直交座標系で定義されている航跡候補Ｘ^p’M _1:Nの尤度が高まる方向に当該航跡候補Ｘ^p’M _1:Nを調整する。
なお、詳細探索部５での航跡候補の探索処理は、尤度が高まる方向に航跡候補Ｘ^p’M _1:Nを調整するだけであり、概略探索部４での航跡候補の探索処理よりも計算負荷が小さいため、分離目標の速度ベクトルｖ⁽²⁾を直交座標系で定義しても、計算負荷の増大は大きな問題とならない。

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。

１ センサ、２ 観測データ抽出部、３ 観測データ蓄積部、４ 概略探索部（航跡候補生成手段、概略探索手段）、５ 詳細探索部（詳細探索手段）、６ 航跡確立判定部（航跡確立判定手段）、７ 目標分離判定部、８ 単目標判定部、９ 航跡確立出力部（航跡確立判定手段）。

Claims (6)

1. センサの各観測時刻で目標が分離していると仮定して、前記センサの観測データを用いて、分離元の目標及び前記目標から分離した分離目標の航跡候補を前記センサの観測時刻毎に複数生成する航跡候補生成手段と、
   前記航跡候補生成手段により生成された航跡候補の尤度に基づいて、前記センサの観測時刻毎に、当該観測時刻における複数の航跡候補の中から１つの航跡候補を選択する概略探索手段と、
   前記センサの観測データを用いて、尤度が高まる方向に前記概略探索手段により選択された航跡候補を調整し、調整後の航跡候補の尤度に基づいて、複数の観測時刻における調整後の航跡候補の中から１つの航跡候補を選択する詳細探索手段と、
   前記詳細探索手段により選択された航跡候補の尤度と、前記分離元の目標と前記分離目標の航跡の総長から決まる分離目標用の閾値とを比較して、その比較結果から前記分離目標の航跡が確立しているか否かを判定し、前記分離目標の航跡が確立していれば、前記詳細探索手段により選択された航跡候補を前記分離目標の航跡として出力する航跡確立判定手段と
   を備えた航跡抽出装置。
2. 前記航跡確立判定手段は、前記分離目標の航跡が確立していない場合、現在の観測時刻における調整後の航跡候補の尤度と、前記分離元の目標の航跡の長さから決まる単目標用の閾値とを比較して、その比較結果から非分離状態の目標である単目標の航跡が確立しているか否かを判定し、前記単目標の航跡が確立していれば、現在の観測時刻における調整後の航跡候補を前記単目標の航跡として出力することを特徴とする請求項１記載の航跡抽出装置。
3. 前記航跡候補生成手段は、前記分離元の目標及び前記分離目標の航跡候補を生成する際、前記分離元の目標に対する前記分離目標の速度倍率と分離角度を用いて、前記航跡候補の要素である前記分離目標の速度を定義することを特徴とする請求項１または請求項２記載の航跡抽出装置。
4. 前記詳細探索手段は、前記概略探索手段により選択された航跡候補であって、前記分離目標の速度が前記分離元の目標に対する前記分離目標の速度倍率と分離角度で定義されている航跡候補の尤度が高まる方向に当該航跡候補を調整することを特徴とする請求項３記載の航跡抽出装置。
5. 前記詳細探索手段は、前記概略探索手段により選択された航跡候補の要素である前記分離目標の速度を直交座標系で定義し、尤度が高まる方向に当該航跡候補を調整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項記載の航跡抽出装置。
6. 航跡候補生成手段が、センサの各観測時刻で目標が分離していると仮定して、前記センサの観測データを用いて、分離元の目標及び前記目標から分離した分離目標の航跡候補を前記センサの観測時刻毎に複数生成する航跡候補生成処理ステップと、
   概略探索手段が、前記航跡候補生成処理ステップで生成された航跡候補の尤度に基づいて、前記センサの観測時刻毎に、当該観測時刻における複数の航跡候補の中から１つの航跡候補を選択する概略探索処理ステップと、
   詳細探索手段が、前記センサの観測データを用いて、尤度が高まる方向に前記概略探索処理ステップで選択された航跡候補を調整し、調整後の航跡候補の尤度に基づいて、複数の観測時刻における調整後の航跡候補の中から１つの航跡候補を選択する詳細探索処理ステップと、
   航跡確立判定手段が、前記詳細探索処理ステップで選択された航跡候補の尤度と、前記分離元の目標と前記分離目標の航跡の総長から決まる分離目標用の閾値とを比較して、その比較結果から前記分離目標の航跡が確立しているか否かを判定し、前記分離目標の航跡が確立していれば、前記詳細探索処理ステップで選択された航跡候補を前記分離目標の航跡として出力する航跡確立判定処理ステップと
   を備えた航跡抽出方法。

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