JP2560906B2 - 同一航跡判定方法及びその装置 - Google Patents

同一航跡判定方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は多数の目標を2つの目標観測装置で独立に
観測しおのおのの観測結果よりおのおの作成された航跡
のどの対が同一目標からのデータか否かの判定を行う同
一航跡判定方法及びその装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は,例えばIEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC C
ONTROL VOL.AC−26,APRIL 1981,P571−572「Track to
Track Correlation problem」の中で示された従来の同
一航跡判定方法を示す処理手順であり,第1の航跡作成
装置及び第2の航跡作成装置より航跡データを入力し
(ステツプ1),航跡差分算出器で第1の航跡作成装置
と第2の航跡作成装置間の航跡の差分を算出し,その差
分の誤差評価である誤差共分散行列を航跡差分評価器で
算出し(ステツプ2),同一航跡検定器で航跡差分算出
器よりの航跡の差分及び航跡差分評価器(17)よりのそ
の差分の誤差評価である誤差共分散行列を入力し,カイ
自乗分布の性質を使用し第1の航跡作成装置の航跡と第
2の航跡作成装置(2)の航跡が同一目標からのデータ
か否かの検定(ステツプ3)を行つていた。
第4図は,第3図に対応した従来の同一航跡判定装置
の構成図であり,従来の同一航跡判定装置は目標からの
信号検出結果を探知データとして出力する第1の目標観
測装置(8)と第2の目標観測装置(11)と,上記探知
データより目標位置,速度などの目標運動諸元及びそれ
らの誤差の評価である誤差共分散行列を算出する第1の
航跡作成装置(9)と第2の航跡作成装置(12)と,航
跡データを転送する第1の航跡データ転送装置(10)と
第2の航跡データ転送装置(13)と,第1の航跡作成装
置(9)及び第2の航跡作成装置(12)より転送されて
きた航跡データを記憶する航跡データ記憶器(14)と,
航跡データ記憶器(14)より第1の航跡作成装置(9)
の航跡データと第2の航跡作成装置(12)の航跡データ
の対を選択する航跡データ対選択器(15)と,この対の
航跡の差分を算出する航跡差分算出器(16)と,この差
分の誤差である誤差共分散行列を算出する航跡差分評価
器(17)と,上記航跡データ対選択器(15)で選択され
た航跡の対が同一目標からのデータか否かをカイ自乗分
布の性質を使用して検定する同一航跡検定器(18)とか
ら構成される。
〔発明が解決しようとする課題〕 上記のような従来の同一航跡判定方法及びその装置に
おいては,狭い空間内に多数の目標が存在する場合,第
5図に示すように,第1の航跡作成装置(9)で作成さ
れた航跡A2が第2の航跡作成装置(12)で作成された2
つの航跡B1及びB2と同一航跡であると誤判定されるとい
う問題点があつた。すなわち、1つの目標からは1つの
航跡しか作成されないのにもかかわらず、第1の航跡作
成装置(9)で作成された1つの航跡と第2の航跡作成
装置(10)の複数の航跡が同一目標から得られていると
の1対n(ここではn=2)の対応が付いてしまうとの
問題点があつた。ここで,第5図において,A1及びA2は
第1の航跡作成装置(9)で作成された航跡,B1及びB2
は第2の航跡作成装置(12)で作成された航跡,Cは第1
の航跡作成装置(9)及び第2の航跡作成装置(12)で
作成された航跡を表示する画面である。
この発明はこのような課題を解決するためになされた
もので,狭い空間内に多数の目標が存在する環境下にお
いても同一航跡の判定が高信頼度で行える同一航跡判定
方法及びその装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明の同一航跡判定方法及びその装置は,航跡作
成装置の1つの航跡は他の航跡作成装置の1つの航跡の
みと必ず対応する(すなわち、同一目標から得られてい
ると判定する)との基準により同一航跡の判定を行う1
対1対応の同一航跡判定器を設けたものである。
〔作用〕
この発明においては,1対1対応の同一航跡判定器は,
航跡作成装置の1つの航跡と他の航跡作成装置の複数の
航跡とが同一目標から得られていると誤判定することを
防止する。
〔実施例〕
以下この発明の同一航跡判定方法及びその装置の一実
施例について説明する。
サンプリング時刻tkにおいて第m(m=1,2)の航跡
作成装置で,目標の位置,速度などの目標運動諸元の推
定結果である航跡▲xm k▼およびその誤差の評価である
誤差共分散行列▲pm k▼が通常のカルマンフイルタによ
り得られているとする。また,簡単のため▲xm k▼は3
次元直交座標の目標位置ベクトルおよび目標速度ベクト
ルの推定結果からなる6次元ベクトル,▲x1 k▼と▲x
2 k▼は独立とする。
また、Eを平均をあらわす記号、ATを行列Aの転置行
列をあらわす記号とした時、 Pm k=E[(xm k−E[xm k])(xm k−E[xm k])] である。カルマンフィルタの理論よりE[xm k]は航跡x
m kの真値ベクトルとなるからxm k−E[xm k]は航跡の誤
差ベクトルである。
第1の航跡作成装置(9)で作成される航跡▲x1 k
と第2の航跡作成装置(12)で作成される航跡▲x2 k
の差分をdk,すなわち とした時,▲x1 k▼と▲x2 k▼が同一目標から得られた
航跡ならばdkは平均が零ベクトル,誤差共分散行列pkの6次元正規分布に従うことがカルマンフイルタおよび
正規分布の性質より知られている。
aTをベクトルaの転置ベクトル,A-1を行列Aの逆行列
をあらわす記号とした時,2次形式 は,自由度6のカイ自乗分布に従うことが知られてい
る。
従つて,bk>cとなる確率を p(bk>c)=α …(4) とすれば,危険率α(αはたとえば0.01のように小さく
とる)により ・bk≦cの時,▲x1 k▼と▲x2 k▼は同一目標からの航
跡(すなわち,同一航跡) …(5) ・bk>cの時,▲x1 k▼と▲x2 k▼は同一目標からの航
跡ではない …(6) と検定する。
第1の航跡作成装置(9)と第2の航跡作成装置(1
2)との間でnk個の航跡が同一航跡であると検定されて
いるとし第1の航跡作成装置(9)におけるそれらの航
跡を ▲x1 k▼(1),▲x1 k▼(2),…,▲x1 k▼(nk) 第2の航跡作成装置(12)におけるそれらの航跡を ▲x2 k▼(1),▲x2 k▼(2),…,▲x2 k▼(nk) と書く。
同一航跡検定結果の行列表示を行は第1の航跡作成装
置(9)の航跡、列は第2の航跡作成装置(12)の航
跡,各要素は同一航跡検定結果として と書く。
ここで ・▲x1 k▼(i)と▲x2 k▼(j)が同一航跡と検定さ
れている時 ・▲x1 k▼(i)と▲x2 k▼(j)が同一航跡と検定さ
れていない時 とする。
サンプリング時刻tkにおける式(5)及び式(6)か
らなる同一航跡検定結果をもとに作成される1対1対応
の同一航跡判定が正しいとする仮説の総数をLkとし,仮
説の全体を とする。
複数個の航跡と同一航跡と検定された航跡は少なくと
も1つの航跡と同一航跡と判定されるとし,▲G1 k▼,
▲G2 k▼,…,▲GLk k▼はちょうどnk個の1対1対応
の同一航跡判定より構成されているとする。 …(11) 1対1対応の同一航跡判定の仮説▲Gl k▼(l=1,2,
…,Lk)行列表示を行は第1の航跡作成装置(9)の航
跡、列は第2の航跡作成装置(12)の航跡,各要素は1
対1対応の同一航跡判定結果として とする。
ここで ・▲x1 k▼(i)と▲x2 k▼(j)が1対1対応の同一
航跡と判定されている時 ・▲x1 k▼(i)と▲x2 k▼(j)が1対1対応の同一
航跡と判定されていない時 である。
なお、同一航跡検定結果の行列表示Fkより1対1対応
の同一航跡判定の仮説▲Gl k▼(l=1,2,…,Lk)の行
列表示を生成するには1対1対応及び仮定(11)より ・同一航跡検定結果の行列表示Fkの各列に対応する1対
1対応の同一航跡判定の仮説Gl kの行列表示の同じ列の
高々1つの要素を1とし他の要素を0とする …(15) ・同一航跡検定結果の行列表示Fkの各行に対応する1対
1対応の同一航跡判定の仮説Gl kの行列表示の同じ行の
高々1つの要素を1とし他の要素を0とする …(16) ・▲Gl k▼の要素のうち1である要素の数をnk個とする
…(17) の3つの操作をすればよい。
なお, ▲x1 k▼(1)は▲x2 k▼(1)および▲x2 k▼(2) ▲x1 k▼(2)は▲x2 k▼(1)および▲x2 k▼(2) と同一航跡と検定され,その他に同一航跡と検定された
結果が存在しない場合,式(7)のFkとなり, が,Fkから生成される仮説のすべてであり ▲G1 k▼は▲x1 k▼(1)と▲x2 k▼(1),▲x1 k
(2)と▲x2 k▼(2) ▲G2 k▼は▲x1 k▼(1)と▲x2 k▼(2),▲x1 k
(2)と▲x2 k▼(1) を1対1の同一航跡判定とした仮説である。
1対1対応の同一航跡判定の仮説▲Gl k▼(l=1,2,
…Lk)の尤度関数▲gl k▼は によつて求まる。
ここで▲gk iaja▼は▲x1 k▼(ia)−▲x2 k▼(j
a)が6次元正規分布に従う場合の確率密度関数の値で
あり|A|を行列Aの行列式とした時,▲x1 k▼(ia)お
よび▲x2 k▼(ja)の誤差共分散行列をそれぞれ▲p1 k
▼(ia)および▲p2 k▼(ja)と書けば によつて算出される。
なお,1対1対応の同一航跡判定の仮説▲Gl k▼の信頼
度bl kは、式(18)の尤度関数▲gl k▼を正規化し によつて求まる。
▲bl k▼の最大値がある定数値以上の時,1対1対応の
同一航跡判定を実施し,その他の場合次サンプリング以
降に判定を持ち越す。
すなわち,C1をシステムによつて決まる定数とした時 の時,式(10)のLk個の1対1対応の同一航跡判定の仮
説のうち▲Gl0 k▼が正しいとして1対1対応の同一航
跡判定を実施する。
次にこの発明を第1図および第2図に従つて説明す
る。
第1の目標観測装置(8)より得られる目標位置情報
をもとに第1の航跡作成装置(9)では通常のカルマン
フイルタにより目標位置および目標速度の推定結果であ
る航跡およびその誤差の評価である誤差共分散行列を算
出し,航跡および誤差共分散行列よりなる航跡データを
第1の航跡データ転送装置(10)により航跡データ記憶
装置(14)に転送する。
第2の目標観測装置(11)より得られる目標位置情報
をもとに第2の航跡作成装置(12)で航跡データを作成
し,第2の航跡データ転送装置(13)により航跡データ
記憶装置(14)に転送する。
航跡データ対選択器(15)では第1の航跡作成装置
(9)の航跡データおよび第2の航跡作成装置(12)の
航跡データをおのおのより1つ航跡データ記憶器(14)
より入力し(ステツプ1),航跡差分算出器(16)では
式(1)に従い第1の航跡作成装置(9)と第2の航跡
作成装置(12)間の航跡の差分を算出し,その差分の誤
差評価である誤差共分散行列を式(2)に従い航跡差分
評価器(17)で算出し(ステツプ2),同一航跡検定器
(18)では航跡差分評価器(16)より式(1)の航跡の
差分および航跡差分評価器(17)よりその差分の誤差評
価である式(2)の誤差共分散行列を入力し式(3)に
従い2次形式を算出し式(5)および式(6)により第
1の航跡作成装置(9)と第2の航跡作成装置(12)間
の航跡が同一目標からのデータか否かの検定を行い(ス
テツプ3),検定結果記憶器(19)では一航跡検定器
(18)より第1の航跡作成装置(9)と第2の航跡作成
装置(12)の航跡のすべての対についての同一航跡検定
結果を入力し式(7)〜式(9)に従い同一航跡検定結
果の行列表示を算出し(ステツプ4)記憶し,仮説生成
器(20)では検定結果記憶器(19)より式(7)の同一
航跡検定結果の行列表示を入力し式(15)〜式(17)の
操作を行い式(12)〜式(14)の複数個の1対1対応の
同一航跡判定仮説の行列表示を算出し(ステツプ5),
信頼度算出器(21)では仮説生成器(20)で作成した各
仮説に対して同一航跡検定器(18)より式(3)の2次
形式および航跡差分評価器(17)より式(2)の誤差共
分散行列を入力し式(18)〜式(20)に従いその信頼度
を算出し(ステツプ6),同一航跡判定器(22)では1
対1対応の同一航跡判定の仮説Gl k(l=1,2,・・・,
Lk)の信頼度bl k(l=1,2,・・・,Lk)の比較を行い式
(21)に従い1個の1対1対応の同一航跡判の仮説を選
択することにより1対1対応の同一航跡判定を行う(ス
テツプ7)。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば,従来の同一航跡判定
方法及びその装置に1対1対応の同一航跡判定を付加す
ることにより同一航跡判定結果の信頼性を高めることが
できる。
なお,以上は,航跡が3次元直交座標の目標位置,速
度の6次元ベクトルよりなる場合について説明したが,
これ以外のたとえば目標加速度項を有する航跡に対して
もこの発明の同一航跡判定方法及びその装置は適用でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の同一航跡判定方法の一実施例の処理
手順を示す図,第2図はこの発明の同一航跡判定装置の
一実施例の構成を示す図,第3図は従来の同一航跡判定
方法の処理手順を説明する図,第4図は従来の同一航跡
判定装置の構成を説明する図,第5図は航跡の表示例を
説明する図である。 図において,(1)は航跡データの入力手順,(2)は
航跡の差分及びその誤差共分散行列算出手順,(3)は
同一航跡検定手順,(4)は同一航跡検定結果の行列表
示算出手順,(5)は1対1対応の同一航跡判定仮説の
行列表示算出手順,(6)は各仮説の信頼度算出手順,
(7)は1対1対応の同一航跡判定手順,(8)は同一
の目標観測装置,(9)は第1の航跡作成装置,(10)
は第1の航跡データ転送装置,(11)は第2の目標観測
装置,(12)は第2の航跡作成装置,(13)は第2の航
跡データ転送装置,(14)は航跡データ記憶器,(15)
は航跡データ対選択器,(16)は航跡差分算出器,(1
7)は航跡差分評価器,(18)は同一航跡検定器,(1
9)は検定結果記憶器,(20)は仮説生成器,(21)は
信頼度算出器,(22)は1対1対応の同一航跡判定器で
ある。 なお,各図中同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示してある。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】目標位置、速度などの目標運動諸元の推定
    結果である航跡及びその誤差を評価した誤差共分散行列
    を2つの航跡作成装置より入力し、2つの航跡作成装置
    間の航跡の差分及びその誤差共分散行列を算出し、2つ
    の航跡作成装置からの航跡が同一目標からのデータか否
    かを検定し、同一航跡検定結果の行列表示を算出し、同
    一航跡検定結果の行列表示より複数個の1対1対応の同
    一航跡判定の仮説の行列表示を算出し、1対1対応の同
    一航跡判定の各仮説の信頼度を算出し、1対1対応の同
    一航跡判定の仮説の信頼度を比較し複数個の1対1対応
    の同一航跡判定の仮説の中から1個の1対1対応の同一
    航跡判定の仮説を選択することにより1対1対応の同一
    航跡判定を行うことを特徴とした同一航跡判定方法。
  2. 【請求項2】異なる2つの航跡作成装置で作成された目
    標位置、速度などの目標運動諸元の推定結果である航跡
    が同一目標からのデータか否かを判定する同一航跡判定
    装置において、2つの航跡作成装置より転送される航跡
    及びそれらの誤差を評価した誤差共分散行列からなる航
    跡データを記憶する航跡データ記憶器と、上記航跡デー
    タ記憶器で記憶された航跡データを上記2つの航跡作成
    装置おのおのより1個ずつの対で選択する航跡データ対
    選択器と、上記航跡データ対選択器で選択された2つの
    航跡作成装置間の航跡の差分を算出する航跡差分算出器
    と、上記差分の誤差の評価値である誤差共分散行列を算
    出する航跡差分評価器と、上記航跡データ対選択器で選
    択された航跡の対が同一目標からのデータか否かを検定
    する同一航跡検知器と、上記検定結果を記憶する検定結
    果記憶器と、上記検定結果記憶器から入力する同一航跡
    検定結果より複数個の1対1対応の同一航跡判定の仮説
    を生成する仮説生成品と、上記1対1対応の同一航跡判
    定の各仮説の信頼度を算出する信頼度算出器と、上記信
    頼度算出器で算出した1対1対応の同一航跡判定の仮説
    の信頼度を比較し複数個の1対1対応の同一航跡判定の
    仮説の中から1個の1対1対応の同一航跡判定の仮説を
    選択することにより1対1対応の同一航跡判定を行う1
    対1対応の同一航跡判定器とで構成したことを特徴とす
    る同一航跡判定装置。
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