JP2017150989A

JP2017150989A - 目標追尾装置

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Publication number: JP2017150989A
Application number: JP2016034573A
Authority: JP
Inventors: 和幹山本; Kazumiki Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: JP6465826B2

Abstract

【課題】誤差量が改善されない状況及び通信帯域の圧迫を回避する目標追尾装置を得ること。【解決手段】ローカル航跡を生成するローカル航跡生成部と、統合航跡の推定誤差と閾値との比較結果に基づいて、部分航跡を他の部分航跡統合型センサネットワーク装置へ出力するネットワーク送出制御部１３３と、リモート部分航跡又は部分航跡を統合航跡に統合する航跡統合部１３５と、他の部分航跡統合型センサネットワーク装置から参入通知を受け取るとネットワーク送出制御部１３３に送出判定の実行を停止させ、他の部分航跡統合型センサネットワーク装置からリモート部分航跡と部分航跡との統合が完了したことを通知されると、送出判定の実行を許可するとともに、センサネットワークシステムへの参入時に、記憶済の統合航跡と他の部分航跡統合型センサネットワーク装置から入力された統合航跡とを整合させる統合航跡整合部１３６とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、艦艇のようなセンサノードに搭載され、各ノードにてセンサから得られた観測値をもとに生成したローカル航跡を断片化した部分航跡を、無線ネットワークを介して交換し、各ノードにて部分航跡を相関統合した統合航跡を生成する目標追尾装置に関する。

複数のセンサをネットワークで接続して目標物体を追尾する方式には、センサの探知データを統合する探知データ統合方式、航跡を統合する航跡統合方式及び探知データを一定時間追尾しデータ量を圧縮した航跡を統合する部分航跡統合方式があり、相関統合された航跡を統合航跡と呼ぶ。以下、センサにより検出されたデータのデータ量を圧縮した航跡を「部分航跡」と称する。

目標追尾装置は、艦艇のようなセンサノードに搭載され、各ノードでセンサから得られた観測値をもとに生成したローカル航跡を断片化した部分航跡を、無線ネットワークを介して交換し、各ノードにおいて部分航跡を相関統合した統合航跡を生成する。

特許文献１に開示されるように、目標追尾装置では、ネットワークの通信負荷を抑えるため、統合航跡の誤差量を予測し、オペレータの送出要求に応じて設定された誤差上限値及び誤差下限値と比較して送出判定を実行している。オペレータの送出要求は追尾精度要求であり、送出要求が高いほど誤差上限値は低くなる。

送出判定では、統合航跡の誤差量が誤差上限値を超える場合は、誤差量を誤差上限値以下に抑えるためにローカル航跡を無条件送出対象にして部分航跡をネットワークに送出し、誤差量が誤差下限値を下回る場合は追尾が安定しているため、部分航跡の送出を保留する。統合航跡の誤差量が誤差上限値と誤差下限値の間の場合は、部分航跡を送出した場合の誤差改善量が一定の閾値を超える場合にのみ部分航跡を送出する。この方式により、送出要求に応じて必要なノードが必要な情報量に限定してネットワークにデータを送出することが可能となる。

米国特許第６３３８０１１号明細書

従来の目標追尾装置では、ネットワーク上の各ノードが部分航跡を共有することで同一の統合航跡の追尾精度が同等となっていることを前提に送出判定を実行しているが、途中から新たなノードが参入した場合には、各ノードで統合航跡の追尾精度が異なる状況となり、部分航跡の送出判定が各ノードで異なる結果となる。したがって、新規参入したノードが必要とする部分航跡を他のノードから受信できない状況が生じ統合航跡の誤差が改善されない、又は他のノードが必要としない部分航跡を新規参入したノードが送出し通信帯域を圧迫する、といった問題が生じていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、誤差量が改善されない状況及び通信帯域の圧迫を回避する目標追尾装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ネットワークを介して接続された他の目標追尾装置とともにセンサネットワークシステムを構成する目標追尾装置であって、入力インタフェースを通じて入力されるローカル送出要求又はネットワークを通じて他の目標追尾装置から入力されるリモート送出要求を受け付ける送出要求管理部と、センサから入力された追尾対象の観測値を基にローカル航跡を生成するローカル航跡生成部と、目標物体の移動軌跡である統合航跡の推定誤差とローカル送出要求又はリモート送出要求に定められた閾値との比較結果に基づいて、ローカル航跡を断片化した部分航跡をネットワークを通じて他の目標追尾装置へ出力するネットワーク送出制御部とを有する。また、本発明は、ネットワークを通じて他の目標追尾装置から入力されたリモート部分航跡又は部分航跡を統合航跡に統合する航跡統合部と、ネットワーク上の他の目標追尾装置からセンサネットワークシステムへの参入通知を受け取るとネットワーク送出制御部に送出判定の実行を停止させ、他の目標追尾装置からリモート部分航跡と部分航跡との統合が完了したことを通知されると、送出判定の実行を許可するとともに、センサネットワークシステムへの参入時に、記憶済の統合航跡と他の目標追尾装置から入力された統合航跡とを整合させる統合航跡整合部とを有する。

本発明によれば、誤差量が改善されない状況及び通信帯域の圧迫を回避する目標追尾装置を得られるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置を用いたセンサネットワークシステムの構成を示す図実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置の機能ブロック図実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置のネットワーク送出制御部における送出判定アルゴリズムを示す図実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置の送出判定処理の流れを示すフローチャート実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置における、統合航跡整合部を介したセンサネットワークシステムへの参入時の統合航跡交換処理の流れを示すフローチャート図５のステップＳＴ２−４における統合航跡の整合の詳細を示すフローチャート図５のステップＳＴ２−４における統合航跡の整合の詳細を示すフローチャート実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置の機能をハードウェアで実現した構成を示す図実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置を用いたセンサネットワークシステムの構成を示す図である。センサネットワークシステムは、目標追尾装置である複数の部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１〜１_ｎを備えている。ここで、ｎは、２以上の自然数である。部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１は、追跡対象の位置を測定するセンサ２_１、ユーザの入力操作を受け付けるユーザインタフェース３_１、情報を表示する表示装置４_１及びネットワーク６を通じて情報を送受信する無線装置５_１と接続される。部分航跡統合型センサネットワーク装置１_２は、追跡対象の位置を測定するセンサ２_２、ユーザの入力操作を受け付けるユーザインタフェース３_２、情報を表示する表示装置４_２及びネットワーク６を通じて情報を送受信する無線装置５_２と接続される。部分航跡統合型センサネットワーク装置１_ｎは、追跡対象の位置を測定するセンサ２_ｎ、ユーザの入力操作を受け付けるユーザインタフェース３_ｎ、情報を表示する表示装置４_ｎ及びネットワーク６を通じて情報を送受信する無線装置５_ｎと接続される。以下、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１〜１_ｎ、センサ２_１〜２_ｎ、ユーザインタフェース３_１〜３_ｎ、表示装置４_１〜４_ｎ及び無線装置５_１〜５_ｎを区別する必要がある場合のみ符号に下付の数字を付して表記し、区別する必要がない場合には、符号のみ表記する。

センサ２には、レーダ、ソナー、ＥＯ／ＩＲ（Electro-Optical/Infra-Red）とも称される光学センサ又は電波支援対策（Electronic Support Measures, ESM）に用いられる電波探知装置を適用できるが、これらに限定されない。なお、以下の説明において、部分航跡統合型センサネットワーク装置１に接続されているセンサ２の測定精度を、部分航跡統合型センサネットワーク装置１のセンサ能力という。測定精度が高いセンサ２が接続されている部分航跡統合型センサネットワーク装置１ほどセンサ能力が高い。

部分航跡統合型センサネットワーク装置１は、センサ２の観測値から、ユーザインタフェース３を通じて入力された送出要求又は無線装置５から入力される他の艦艇からの送出要求に応じて部分航跡を生成し、無線装置５に送出するとともに、センサ２の観測値から生成した部分航跡及び無線装置５から入力した部分航跡を相関統合した統合航跡を表示装置４に表示する装置である。以下の説明において、ユーザインタフェース３を通じて入力された送出要求を「ローカル送出要求」と称し、無線装置５から入力される他の艦艇からの送出要求を「リモート送出要求」と称する。ローカル送出要求とリモート送出要求とでは、要求される追尾精度が異なるため、誤差上限値も異なる値となる。また、無線装置５から入力される部分航跡を「リモート部分航跡」と称する。

部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１〜１_ｎは、無線装置５_１〜５_ｎ及びネットワーク６を介して相互に接続される。すなわち、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１〜１_ｎは、ネットワーク６を介して接続された他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１〜１_ｎとともにセンサネットワークシステムを構成している。

図２は、実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置の機能ブロック図である。部分航跡統合型センサネットワーク装置１は、センサ観測値と統合航跡との相関処理を実行する相関観測値生成部１１、ローカル送出要求及びリモート送出要求を保持し、ローカル航跡に設定する送出要求管理部１２、統合航跡を生成する統合航跡生成部１３及び無線装置５との入出力処理を実行するネットワーク入出力部１４を備える。

相関観測値生成部１１は、センサ２からの観測値と統合航跡との相関処理を実行し、相関ありの場合は、統合航跡番号を付与した相関済観測値を統合航跡生成部１３に出力し、相関なしの場合は新規登録対象の観測値を統合航跡生成部１３に出力する。統合航跡番号は、ローカル送出要求又はリモート送出要求の中に含まれる要素である。ローカル送出要求又はリモート送出要求は、統合航跡番号、要求元ノード、要求ステータス、誤差上限値、誤差下限値及び誤差閾値の情報を含んでいる。なお、要求ステータスとは、新規の航跡であるか既存の航跡の更新であるかを示す情報である。

送出要求管理部１２は、統合航跡番号と、ユーザインタフェース３を通じてオペレータが設定したローカル送出要求及びネットワーク入出力部１４を介して無線装置５から入力されるリモート送出要求との組合せを保持する。すなわち、送出要求管理部１２は、ユーザインタフェース３を通じて入力されるローカル送出要求又はネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力されるリモート送出要求を受け付ける。ローカル送出要求及びリモート送出要求は統合航跡生成部１３においてローカル航跡の送出判定に利用され、統合航跡生成部１３に対してローカル送出要求及びリモート送出要求のうちのより誤差上限値が小さい方を出力する。また、自艦のセンサ２から観測値が得られない統合航跡の送出を要求する場合、ネットワーク入出力部１４を介して無線装置５に対してローカル送出要求を出力する。

統合航跡生成部１３は、相関済観測値に基づいてローカル航跡を生成する追尾フィルタ１３１、ローカル航跡及び送出要求を蓄積するローカル航跡群１３２、ネットワーク６への送出判定を実行するネットワーク送出制御部１３３、送出対象となったローカル航跡を登録するネットワーク送出キュー１３４、部分航跡を相関統合する航跡統合部１３５、センサネットワークシステムへの参入時にセンサネットワークシステム上の各部分航跡統合型センサネットワーク装置の統合航跡情報を整合する統合航跡整合部１３６及び統合航跡を蓄積する統合航跡群１３７を備える。

追尾フィルタ１３１では、相関観測値生成部１１からの相関済観測値に対して予測及び平滑化しローカル航跡を生成する。ここで、同じ統合航跡番号の航跡がすでにローカル航跡群１３２に登録されている場合はローカル航跡群１３２のデータを用い、登録されていない場合は新規登録対象である場合を含め、相関済観測値を用いてローカル航跡を更新し、ローカル航跡群１３２に登録する。また、送出要求管理部１２から入力される送出要求を対応するローカル航跡に設定し、ローカル航跡群１３２を更新する。

相関観測値生成部１１及び追尾フィルタ１３１は、センサ２から入力された追尾対象の観測値を基にローカル航跡を生成するローカル航跡生成部をなしている。

ネットワーク送出制御部１３３は、統合航跡の現在の誤差量を計算し、ローカル航跡に設定されている送出要求に対応した誤差上限値及び誤差下限値と比較し、部分航跡の送出判定を実行する。判定に合致した場合、ネットワーク送出制御部１３３は、ローカル航跡を断片化して部分航跡とし、ネットワーク送出キュー１３４へ出力する。また、ネットワーク６に送出する部分航跡は統合航跡群１３７にも反映するため、ネットワーク送出制御部１３３は、航跡統合部１３５にも出力する。新規登録対象のローカル航跡を入力した場合は、ネットワーク送出制御部１３３は、無条件でネットワーク送出キュー１３４及び航跡統合部１３５に部分航跡を出力する。このように、ネットワーク送出制御部１３３は、目標物体の移動軌跡である統合航跡の推定誤差と、推定誤差がローカル送出要求又はリモート送出要求に定められた閾値との比較結果に基づいて、ローカル航跡を断片化した部分航跡をネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１へ出力する。

なお、ネットワーク送出制御部１３３は、ネットワーク送出キュー１３４及び航跡統合部１３５に出力した部分航跡であるローカル航跡をローカル航跡群１３２から削除する。

ネットワーク送出キュー１３４は、ネットワーク入出力部１４から利用可能帯域を取得し、キュー長を設定する。キュー長には、通信状況によって変化するネットワークの利用可能帯域に応じて、送信可能な部分航跡数が設定される。ある送出機会において、ネットワーク送出制御器の送出判定に合致した目標数がキュー長を上回る場合、優先度順にキュー長分だけ部分航跡が送出され、キュー長を超える分は送出が保留される。また、ネットワーク送出キュー１３４は、ネットワーク送出制御部１３３から入力された部分航跡をキューに登録し、ネットワーク入出力部１４に出力する。

航跡統合部１３５は、部分航跡又はリモート部分航跡が入力された場合、相関統合処理を実行して統合航跡を生成し、生成した統合航跡を統合航跡群１３７に登録及び更新するため、統合航跡整合部１３６に統合航跡を出力する。すなわち、航跡統合部１３５は、ネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力されたリモート部分航跡又は部分航跡を統合航跡に統合する。

統合航跡整合部１３６は、統合航跡同士の相関判定を実行することで統合航跡を整合する。航跡統合部１３５から統合航跡が入力された場合、統合航跡整合部１３６は、保有する統合航跡群１３７に含まれる他の統合航跡と比較し、重複があると判断した場合には整合処理を実行し、統合航跡群１３７に登録及び更新する。また、センサネットワークシステムへの参入時には、統合航跡整合部１３６は、ネットワーク６からの統合航跡と保有する統合航跡群１３７に含まれる統合航跡との整合処理を実行するため、ネットワーク送出制御部１３３の送出判定の実行を禁止し、整合完了後に送出判定の実行を許可する。

すなわち、統合航跡整合部１３６は、ネットワーク６上の他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１からセンサネットワークシステムへの参入通知を受け取るとネットワーク送出制御部１３３に送出判定の実行を停止させ、他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１からリモート部分航跡と部分航跡との統合が完了したことを通知されると、送出判定の実行を許可するとともに、センサネットワークシステムへの参入時に、記憶済の統合航跡と他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力された統合航跡とを整合させる。

ネットワーク入出力部１４は、無線装置５との入出力処理を行う。入力処理時には、ネットワーク入出力部１４は、無線装置５からのリモート部分航跡を航跡統合部１３５に出力し、リモート送出要求を送出要求管理部１２に出力する。また、ネットワーク入出力部１４は、現在のネットワーク利用可能帯域をネットワーク送出キュー１３４に通知する。出力処理時には、ネットワーク入出力部１４は、ネットワーク送出キュー１３４からの部分航跡及び送出要求管理部１２からのローカル送出要求を無線装置５へ出力する。

センサネットワークシステムは、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１〜１_ｎが動作することにより、統合航跡群１３７は無線装置５_１〜５_ｎを介してネットワーク６上で共有され、表示装置４_１〜４_ｎを通じてオペレータに提供され、戦術判断といった用途に利用される。

部分航跡統合型センサネットワーク装置１は、統合航跡同士の相関判定により整合処理を実行する統合航跡整合部１３６が本発明の実施の形態１の独自の部分であり、その他の部分は従来の技術による部分である。

図３は、実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置のネットワーク送出制御部における送出判定アルゴリズムを示す図である。統合航跡の予測誤差λは、統合航跡の生成時はゼロであるが、時間とともに増大し、ローカル航跡を送出することにより誤差改善量ｌだけ減少する。ローカル航跡送出閾値Λは、ローカル航跡を送出するか否かの判定に用いる閾値である。予測誤差λが誤差下限値L_Lower以下であればローカル航跡の送出は保留され、予測誤差λが誤差上限値L_Upperを超える場合はローカル誤差は無条件で送出される。

図４は、実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置の送出判定処理の流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳＴ１−１において、ネットワーク送出制御部１３３は、ローカル航跡及びローカル送出要求の入力を受け付ける。

次に、ステップＳＴ１−２において、ネットワーク送出制御部１３３は、入力されたローカル軌跡と対応する統合軌跡との現在の予測誤差λを算出する。

次に、ステップＳＴ１−３において、ネットワーク送出制御部１３３は、統合航跡の予測誤差λと、ローカル航跡に設定されているローカル送出要求に対応した誤差上限値L_Upperとを比較し、予測誤差λが誤差上限値L_Upperを超える場合、すなわちλ>L_Upperの場合はステップＳＴ１−４を実行し、予測誤差λが誤差上限値L_Upper以下である場合、すなわちλ≦L_Upperの場合はステップＳＴ１−７を実行する。

ステップＳＴ１−４では、統合航跡の誤差量λ>誤差上限値L_Upperであるため、ネットワーク送出制御部１３３は、誤差を改善するために、ローカル航跡を無条件送出対象とする。

ステップＳＴ１−５では、ネットワーク送出制御部１３３は、ローカル航跡を断片化した部分航跡をネットワーク送出キュー１３４及び航跡統合部１３５に出力する。

ステップＳＴ１−６では、ネットワーク送出制御部１３３は、ステップＳＴ１−５において出力したローカル軌跡をローカル航跡群１３２から削除する。

ステップＳＴ１−３で統合航跡の誤差量λ≦誤差上限値L_Upperであった場合、ステップＳＴ１−７において、ネットワーク送出制御部１３３は、予測誤差λと誤差下限値L_Lowerとの比較を実行し、予測誤差λが誤差下限値L_Lowerを超える場合、すなわちλ>L_Lowerの場合はステップＳＴ１−８を実行し、予測誤差λが誤差下限値L_Lower以下である場合、すなわちλ≦L_Lowerの場合はステップＳＴ１−１１を実行する。

ステップＳＴ１−７で予測誤差λ≦誤差下限値L_Lowerであった場合、送出要求に対して、統合航跡の追尾が安定しているため、ネットワーク送出制御部１３３は、ステップＳＴ１−１１においてローカル航跡を送出保留とする。

ステップＳＴ１−７で予測誤差λ>誤差下限値L_Lowerであった場合、ネットワーク送出制御部１３３は、ネットワーク６の負荷を軽減する目的で、ローカル航跡を送出した場合の統合航跡の誤差改善量が、閾値を越える場合にのみローカル航跡を送出する。ステップＳＴ１−８では、ネットワーク送出制御部１３３は、まずローカル航跡を送出した場合の誤差改善量ｌを算出する。

ステップＳＴ１−９において、ネットワーク送出制御部１３３は、誤差改善量ｌと送出閾値Λとを比較する。誤差改善量ｌが送出閾値Λを上回る場合、すなわちｌ>Λの場合、ネットワーク送出制御部１３３は、ステップＳＴ１−１０を実行する。誤差改善量ｌが送出閾値Λ以下である場合、すなわちｌ≦Λの場合は、ネットワーク送出制御部１３３は、ローカル航跡を送出しても統合航跡の誤差量改善に寄与しないと判断し、ステップＳＴ１−１１を実行し、送出保留とする。

ステップＳＴ１−１０において、ネットワーク送出制御部１３３は、ｌ>Λであるため、誤差改善の効果ありと判断し、ローカル航跡を送出対象とする。

ネットワーク送出制御部１３３は、送出対象となったローカル航跡を、ステップＳＴ１−５で断片化して部分航跡をネットワーク送出キュー１３４及び航跡統合部１３５に出力し、ステップＳＴ１−６においてローカル航跡群１３２から削除する。

このように、ネットワーク送出制御部１３３は、推定誤差が下限閾値以下であり、かつ部分航跡の送出による統合航跡の誤差改善量が送出閾値以上の場合、及び推定誤差が上限閾値を超える場合に部分航跡を他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１へ出力する。

図５は、実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置における、統合航跡整合部を介したセンサネットワークシステムへの参入時の統合航跡交換処理の流れを示すフローチャートである。

部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２でセンサネットワークシステムを構築している状況において、新たに部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３がセンサネットワークシステムに参入する場合、まず、ステップＳＴ２−１において、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、センサネットワークシステムを構築している部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２に対し、センサネットワークシステムへの参入を通知することで統合航跡を要求する。

次に、ステップＳＴ２−２において、センサネットワークシステムへの参入通知を受けた部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２の統合航跡整合部１３６は、センサネットワークシステム上で共有している統合航跡の追尾精度に影響を与えないよう部分航跡の送出を停止するために、ネットワーク送出制御部１３３の送出判定の実行を禁止する。ここで、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３に関しても、統合航跡整合部１３６は同様の理由でネットワーク送出制御部１３３の送出判定の実行を禁止する。

ステップＳＴ２−３では、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２の統合航跡整合部１３６は、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の要求に応じ、センサネットワークシステムに参入する部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３に対して、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２の統合航跡群１３７で保有している統合航跡を送出する。

ステップＳＴ２−４では、ステップＳＴ２−３において部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２から送出された統合航跡について、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６において位置及び運動、追尾精度並びに航跡番号の整合処理が実行され、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２，１_３の保有する統合航跡に関して、不整合が解消される。部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、整合処理が完了した統合航跡を部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡として統合航跡群１３７に登録し、整合結果をセンサネットワークシステム上の他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２に通知する。

ステップＳＴ２−４における部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３からの整合結果通知に基づき、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ２−５において統合航跡群１３７へ整合結果を反映し、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３に対して整合完了を通知する。

部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３を除く全ての部分航跡統合型センサネットワーク装置１からの整合完了通知を受けた部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ２−６において全ての部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２，１_３での整合完了をセンサネットワークシステム上の他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２に通知する。

全ての部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２，１_３での統合航跡整合完了通知を受け、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ２−７において、ネットワーク送出制御部１３３の送出判定の実行を許可し、部分航跡の授受を再開する。部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６も、ステップＳＴ２−７において、ネットワーク送出制御部１３３の送出判定の実行を許可し、部分航跡の授受を再開する。

図６及び図７は、図５のステップＳＴ２−４における統合航跡の整合の詳細を示すフローチャートであり、図６に示す参入先であるセンサネットワークシステムの全ての部分航跡統合型センサネットワーク装置間の統合航跡の整合を実行した後、図７に示す参入先であるセンサネットワークシステムと参入する部分航跡統合型センサネットワーク装置との統合航跡の整合を実行する。

まず、図６のステップＳＴ３−１では、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、センサネットワークシステム上の他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２からの統合航跡に対して、位置及び運動相関判定を実行する。ステップＳＴ３−２で位置及び運動に相関があると判断した場合、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ３−３以降の統合処理を実行する。

ステップＳＴ３−３では、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、センサネットワークシステム上の他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２から入力されたセンサ能力を比較する。ステップＳＴ３−４でセンサ能力が同じ場合は、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ３−５においてより航跡誤差の小さい統合航跡の位置及び運動並びに追尾精度を採用する。ステップＳＴ３−４でセンサ能力が異なる場合は、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ３−８において、センサ能力がより高い部分航跡統合型センサネットワーク装置１からの統合航跡の位置及び運動並びに追尾精度を採用する。すなわち、航跡統合部１３５は、センサネットワーク中の最もセンサ能力が高い部分航跡統合型センサネットワーク装置１で生成された部分航跡又はリモート部分航跡を統合航跡に統合する。ここでセンサ能力とはあらかじめ部分航跡統合型センサネットワーク装置１に設定されているパラメータであり、センサネットワークシステムで共有されているものである。

ステップＳＴ３−６では、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ３−５又はステップＳＴ３−８で位置及び運動並びに追尾精度を採用した統合航跡の航跡番号を採用し、ステップＳＴ３−７において参入先であるセンサネットワークシステムの整合済み統合航跡として保存する。

ステップＳＴ３−２で位置及び運動に相関が無いと判断した場合、統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ３−９以降の分離処理を実行する。ステップＳＴ３−３以降の統合処理と同様に、まずステップＳＴ３−９では、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、センサネットワークシステム上の他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２から入力したセンサ能力を比較する。

ステップＳＴ３−１０でセンサ能力が同じ場合は、ステップＳＴ３−１１において、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、より航跡誤差の小さい統合航跡に航跡番号を継承させる。ステップＳＴ３−１０でセンサ能力が異なる場合は、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ３−１３において、センサ能力のより高い部分航跡統合型センサネットワーク装置１からの統合航跡に航跡番号を継承させる。

ステップＳＴ３−１２において、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、航跡番号を継承しなかった統合航跡を分離し、新たに航跡番号を付与して新規登録する。

ステップＳＴ３−１２での分離処理の完了後、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ３−７において参入先であるセンサネットワークシステムの整合済統合航跡として保存する。

図６は、センサネットワークシステム上の各部分航跡統合型センサネットワーク装置の統合航跡整合処理のフローチャートであるため、基本的にはステップＳＴ３−２では位置及び運動に相関はあると判定され、ステップＳＴ３−６では航跡番号が一致して、統合航跡は整合がとれることとなる。ただし、同じセンサネットワークシステム上の部分航跡統合型センサネットワーク装置の統合航跡整合処理であっても、無線装置５の通信遅延又はパケットロスにより、不整合が生じる可能性がある。したがって、図６に示す処理により、同じネットワーク内の各部分航跡統合型センサネットワーク装置の統合航跡の不整合を解消することが可能となる。

図７は、参入先であるセンサネットワークシステムの整合済み統合航跡に対し、参入する部分航跡統合型センサネットワーク装置が保有する統合航跡を整合させる場合の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、ステップＳＴ４−１において、部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３の統合航跡整合部１３６は、参入先であるセンサネットワークシステムの整合済み統合航跡と部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３が保有する統合航跡の位置運動相関判定を実行する。ステップＳＴ４−２で位置及び運動に相関があると判断した場合、統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ４−３以降の統合処理を実行する。

ステップＳＴ４−３では、統合航跡整合部１３６は、参入先であるセンサネットワークシステムの統合航跡を最後に更新した部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２と参入する部分航跡統合型センサネットワーク装置１_３とでセンサ能力を比較する。

ステップＳＴ４−４でセンサ能力が同じ場合は、統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ４−５において、より航跡誤差の小さい統合航跡の位置及び運動並びに追尾精度を採用する。ステップＳＴ４−４でセンサ能力が異なる場合は、統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ４−８においてセンサ能力のより高い部分航跡統合型センサネットワーク装置１_１，１_２からの統合航跡の位置及び運動並びに追尾精度を採用する。

ステップＳＴ４−６では、統合航跡整合部１３６は、統合処理後の航跡番号には参入先であるセンサネットワークシステムの航跡番号を採用する。

また、統合航跡整合部１３６は、ステップＳＴ４−２で位置及び運動に相関が無いと判断した統合航跡に対して、ステップＳＴ４−７で参入先であるセンサネットワークシステムの航跡番号体系に従って新たに航跡番号を付与する。すなわち、統合航跡整合部１３６は、記憶済の統合航跡と他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力された統合航跡とを整合する場合に、センサネットワークシステムの航跡番号体系を基準とする。

本発明では、新たな部分航跡統合型センサネットワーク装置がセンサネットワークシステムに参入する場合、統合航跡整合部１３６において、部分航跡の送出判定の実行許可禁止を制御し、参入する部分航跡統合型センサネットワーク装置において参入先であるセンサネットワークシステムの各部分航跡統合型センサネットワーク装置からの統合航跡の位置及び運動、追尾精度並びに航跡番号を整合する。これにより、ネットワーク内の統合航跡が整合され追尾精度が均一となるため、送出判定結果が各部分航跡統合型センサネットワーク装置で同じとなり、誤差量が改善されない状況及び通信帯域の圧迫を回避することが可能となる。

相関観測値生成部１１、送出要求管理部１２、統合航跡生成部１３及びネットワーク入出力部１４の機能は、処理回路１９により実現される。すなわち、部分航跡統合型センサネットワーク装置１は、ユーザインタフェース３を通じて入力されるローカル送出要求又はネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力されるリモート送出要求を受け付ける処理と、センサ２から入力された追尾対象の観測値を基にローカル航跡を生成する処理と、目標物体の移動軌跡である統合航跡の推定誤差とローカル送出要求又はリモート送出要求に定められた閾値との比較結果に基づいて、ローカル航跡を断片化した部分航跡をネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１へ出力する処理と、ネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力されたリモート部分航跡又は部分航跡を統合航跡に統合する処理と行う処理回路１９を備える。処理回路１９は、ネットワーク６上の他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１からセンサネットワークシステムへの参入通知を受け取ると送出判定の実行を停止させ、他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１からリモート部分航跡と部分航跡との統合が完了したことを通知されると、送出判定の実行を許可するとともに、センサネットワークシステムへの参入時に、記憶済の統合航跡と他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力された統合航跡とを整合させる処理も行う。また、処理回路１９は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する演算装置であってもよい。

処理回路１９が専用のハードウェアである場合、処理回路１９は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図８は、実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路１９には、相関観測値生成部１１、送出要求管理部１２、統合航跡生成部１３及びネットワーク入出力部１４を実現する論理回路１９ａが組み込まれている。なお、相関観測値生成部１１、送出要求管理部１２、統合航跡生成部１３及びネットワーク入出力部１４の各部の機能を別々の処理回路で実現してもよい。

処理回路１９が演算装置の場合、相関観測値生成部１１、送出要求管理部１２、統合航跡生成部１３及びネットワーク入出力部１４の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。図９は、実施の形態１に係る部分航跡統合型センサネットワーク装置の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路１９は、プログラム１９ｂを実行する演算装置１９１と、演算装置１９１がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ１９２と、プログラム１９ｂを記憶する記憶装置１９３を有する。記憶装置１９３に記憶されているプログラム１９ｂを演算装置１９１がランダムアクセスメモリ１９２上に展開し、実行することにより相関観測値生成部１１、送出要求管理部１２、統合航跡生成部１３及びネットワーク入出力部１４が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置１９３に格納される。処理回路１９は、記憶装置１９３に記憶されたプログラム１９ｂを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、部分航跡統合型センサネットワーク装置１は、処理回路１９により実行されるときに、ユーザインタフェース３を通じて入力されるローカル送出要求又はネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力されるリモート送出要求を受け付けるステップと、センサ２から入力された追尾対象の観測値を基にローカル航跡を生成するステップと、目標物体の移動軌跡である統合航跡の推定誤差とローカル送出要求又はリモート送出要求に定められた閾値との比較結果に基づいて、ローカル航跡を断片化した部分航跡をネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１へ出力するステップと、ネットワーク６を通じて他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力されたリモート部分航跡又は部分航跡を統合航跡に統合するステップと、ネットワーク６上の他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１からセンサネットワークシステムへの参入通知を受け取ると送出判定の実行を停止させ、他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１からリモート部分航跡と部分航跡との統合が完了したことを通知されると、送出判定の実行を許可するとともに、センサネットワークシステムへの参入時に、記憶済の統合航跡と他の部分航跡統合型センサネットワーク装置１から入力された統合航跡とを整合させるステップとが結果的に実行されることになるプログラム１９ｂを格納するための記憶装置１９３を備える。また、プログラム１９ｂは、上記の手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

なお、相関観測値生成部１１、送出要求管理部１２、統合航跡生成部１３及びネットワーク入出力部１４の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、相関観測値生成部１１については専用のハードウェアによる処理回路で機能を実現し、送出要求管理部１２、統合航跡生成部１３及びネットワーク入出力部１４については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することによって機能を実現することが可能である。

このように、処理回路１９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１部分航跡統合型センサネットワーク装置、２センサ、３ユーザインタフェース、４表示装置、５無線装置、６ネットワーク、１１相関観測値生成部、１２送出要求管理部、１３統合航跡生成部、１４ネットワーク入出力部、１３１追尾フィルタ、１３２ローカル航跡群、１３３ネットワーク送出制御部、１３４ネットワーク送出キュー、１３５航跡統合部、１３６統合航跡整合部、１３７統合航跡群。

Claims

ネットワークを介して接続された他の目標追尾装置とともにセンサネットワークシステムを構成する目標追尾装置であって、
入力インタフェースを通じて入力されるローカル送出要求又はネットワークを通じて他の目標追尾装置から入力されるリモート送出要求を受け付ける送出要求管理部と、
センサから入力された追尾対象の観測値を基にローカル航跡を生成するローカル航跡生成部と、
目標物体の移動軌跡である統合航跡の推定誤差と前記ローカル送出要求又は前記リモート送出要求に定められた閾値との比較結果に基づいて、前記ローカル航跡を断片化した部分航跡を前記ネットワークを通じて他の目標追尾装置へ出力するネットワーク送出制御部と、
前記ネットワークを通じて他の目標追尾装置から入力されたリモート部分航跡又は前記部分航跡を統合航跡に統合する航跡統合部と、
前記ネットワーク上の他の目標追尾装置からセンサネットワークシステムへの参入通知を受け取ると前記ネットワーク送出制御部に送出判定の実行を停止させ、前記他の目標追尾装置から前記リモート部分航跡と前記部分航跡との統合が完了したことを通知されると、前記送出判定の実行を許可するとともに、前記センサネットワークシステムへの参入時に、記憶済の統合航跡と他の目標追尾装置から入力された統合航跡とを整合させる統合航跡整合部とを有することを特徴とする目標追尾装置。
前記ネットワーク送出制御部は、前記推定誤差が下限閾値以下であり、かつ前記部分航跡の送出による前記統合航跡の誤差改善量が送出閾値以上の場合に前記部分航跡を他の目標追尾装置へ出力することを特徴とする請求項１に記載の目標追尾装置。
前記ネットワーク送出制御部は、前記推定誤差が上限閾値を超える場合に前記部分航跡を他の目標追尾装置へ出力することを特徴とする請求項２に記載の目標追尾装置。
前記航跡統合部は、前記センサネットワーク中の最もセンサ能力が高い目標追尾装置で生成された部分航跡又はリモート部分航跡を前記統合航跡に統合することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の目標追尾装置。
前記航跡統合部は、前記センサネットワークシステムの航跡番号体系を基準にして、記憶済の統合航跡と他の目標追尾装置から入力された統合航跡とを整合することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の目標追尾装置。