JP2016061705A - 目標追尾装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサ組で観測された目標との距離差観測値を異なるセンサ組に対して生成する距離差生成部と、生成された距離差観測値の観測精度に基づき少なくとも一つのセンサ組の距離差観測値を選択する距離差観測値選択部と、距離差観測値選択部で選択された少なくとも一つのセンサ組の距離差に基づき、目標の位置及び速度を算出する追尾処理を行う追尾処理部と、を備えた構成とする。
【選択図】図1
Description
ここで、zi,j(t)は時刻tにおける目標とセンサi、センサjとの距離差の観測値、ri,j(x(t))は時刻tにおける目標とセンサi、センサjとの距離差真値を表す観測方程式、vi,j(t)は時刻tにおける目標とセンサi、センサjとの距離差の観測誤差、x(t)は目標の状態ベクトル(式(4))を表す。観測誤差vi,j(t)は受信時の雑音の影響等により発生する。
ここで
であり、Inxnはn行n列の単位行列、Onxnはn行n列の零行列、上付き添え字のTは転置の記号を意味する。
で近似すると、真値への修正ベクトルδxとの関係式が式(5)により得られる。
ここで、距離差観測値として、センサ1を基準とし、センサ2〜Mまでの距離差観測値を使用する場合、δrはM-1行1列の残差ベクトル、GはM-1行2列のヤコビアン、δxは2行1列の修正ベクトルとなる。残差とは、観測値と推定値の差を意味する。また、各変数は下記式で表現される。
以上の処理を修正ベクトルδxが収束する(例えば、所定値以下となる)まで繰り返すと、位置ベクトルが推定される。ここまでの処理を測位処理とし、さらに、各時刻で得られる前記位置ベクトルを用いて追尾処理を実施することで位置及び速度を含む目標状態ベクトルを更新する。
上記に示した従来の同期型目標追尾装置は、複数のセンサが同じ時刻に観測した場合に成立する。しかし、実際には観測タイミングのずれ、マルチパス干渉による観測値欠落などにより、複数センサ間で同時に観測できない状況が想定される。
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、目標追尾装置における追尾処理において追尾精度を確保しつつ、処理負荷を低減することを目的とする。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1の目標追尾装置1を示す構成図である。図1に示すように、本実施例の目標追尾装置1は、観測値出力部2、距離差算出部3、距離差観測値選択部4、追尾処理部である非同期追尾処理部5を備えている。なお、以降の各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
σxx 2:X方向の位置誤差分散
σyy 2:Y方向の位置誤差分散
σvxvx 2:X方向の速度誤差分散
σvyvy 2:Y方向の速度誤差分散
疑似DOP算出部42は前記予測位置における疑似DOPを算出する(ST4)。疑似DOP算出部42は前記推定誤差共分散行列のX方向誤差分散とY方向誤差分散を比較し、X方向誤差分散がY方向誤差分散より大きい場合(ST5)は、X方向の疑似DOPが小さい順に追尾処理に入力するようにTDOA観測値を優先的に並び替える(ST6)。ST4において、Y方向誤差分散がX方向誤差分散より大きい場合は、疑似DOP算出部42はY方向の疑似DOPが小さい順に追尾処理に入力するようにTDOA観測値を優先的に並び替える(ST7)。また、ST5では距離差観測時刻ti(i=1、…、L)に跨がった全距離差観測値を並び替えても良いこととする。疑似DOP算出部42はセンサ組の優先選択を行う。具体的には、ST6またはST7で並び替えた順に非同期追尾処理部5へ入力する(ST8)。ここで、予め処理上限数を決めておけば上限数に達した時点で処理を打ち切っても良い。 最後に、パラメータiがLであれば(ST9)終了し、パラメータiがそれ以外の値であれば、ST3の処理に戻る。
実施の形態2では、実施の形態1において予測位置ごとに疑似DOPを計算していた処理を簡略化するために、疑似DOPを予測し、予測された疑似DOPを用いて距離差観測値の優先度を決定する。
を式(30)のように定義する。式(31)のように時刻Δt秒後にX軸方向にΔX、Y軸方向にΔY分位置が変化した場合、本来は式(21)を用いて算出する必要がある。
さらに、位置変化量ΔXおよびΔYを追尾処理から得たサンプル時刻kにおける推定速度ベクトル
と時間差Δtで表す。このとき、式(33)、 (34)が成り立つ。
式(32)、 (33)、 (34)より、式(35)が導出される。
ここで、式(35)のA、Bは式(36)、 (37)に示すように時間差Δtに依存しない固定値である。
実施の形態3では、実施の形態1と構成が異なり、非同期追尾処理の代わりに測位部及び同期追尾処理を備えた構成を示す。
Claims (10)
- 複数のセンサにより観測された目標の観測値を出力する観測値出力部と、
前記観測値出力部から出力された観測値に基づき、前記複数のセンサに含まれる2つのセンサをセンサ組として、異なるセンサ組のそれぞれに対して、センサ組を構成する2つのセンサと前記目標との距離差であるセンサ組の距離差を算出する距離差算出部と、
前記異なるセンサ組の距離差の観測精度を算出する観測精度算出部及び、前記観測精度算出部で算出された前記異なるセンサ組の距離差の観測精度に基づいて前記距離差算出部により算出された前記異なるセンサ組の距離差の中から少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する優先選択部を含む距離差観測値選択部と、
前記距離差観測値選択部で選択された少なくとも一つのセンサ組の距離差に基づき、前記目標の位置及び速度を算出する追尾処理を行う追尾処理部と、
を備えたことを特徴とする目標追尾装置。 - 前記距離差観測値選択部は
前記目標の将来時刻における予測位置を算出する予測部を含み、
前記観測精度算出部で算出される前記異なるセンサ組の距離差の観測精度は、前記予測部で算出された予測位置での前記異なるセンサ組の距離差の観測精度である
ことを特徴とする請求項1に記載の目標追尾装置。 - 前記センサ組の距離差の観測精度は一つの空間方向または水平面における観測精度であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の目標追尾装置。
- 前記センサ組の距離差の観測精度は、前記センサ組に含まれる2つのセンサと前記目標との位置関係に基づき定義されるパラメータであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の目標追尾装置。
- 前記パラメータは、前記センサ組に含まれる2つのセンサの前記目標からの距離差の推定誤差の一つの空間方向または水平面に対する勾配である
ことを特徴とする請求項4に記載の目標追尾装置。 - 前記パラメータは、前記センサ組に対して定義される疑似的なDOPであることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の目標追尾装置。
- 前記追尾処理部は複数の空間方向に対して前記目標の推定位置誤差を算出する手段を含み、
前記距離差観測値選択部は前記追尾処理部より出力される複数の空間方向に対する前記目標の推定位置誤差の中から前記推定位置誤差の大きい空間方向を選択し、該選択された空間方向に対する前記センサ組の距離差の観測精度に基づき前記少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の目標追尾装置。 - 前記距離差観測値選択部は
前記目標の将来時刻における前記センサ組の距離差の観測精度の一つの空間方向または水平面に対する勾配を算出する勾配予測部と、
前記勾配予測部で算出された勾配に基づき前記異なるセンサ組の距離差の観測精度を算出する観測精度算出部と、
前記観測精度算出部で算出された前記異なるセンサ組の距離差の観測精度に基づき、前記異なるセンサ組の距離差の中から前記少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する優先選択部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の目標追尾装置。 - 前記距離差観測値選択部において選択される前記少なくとも一つのセンサ組の距離差は、2以上の所定数のセンサ組の距離差であり、
前記追尾処理部は同期型追尾処理部である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の目標追尾装置。 - 前記追尾処理部は非同期型追尾処理部である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の目標追尾装置。
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