JP2655510B2 - 追尾処理方法および装置 - Google Patents

追尾処理方法および装置

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JP2655510B2
JP2655510B2 JP7067478A JP6747895A JP2655510B2 JP 2655510 B2 JP2655510 B2 JP 2655510B2 JP 7067478 A JP7067478 A JP 7067478A JP 6747895 A JP6747895 A JP 6747895A JP 2655510 B2 JP2655510 B2 JP 2655510B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーダ装置等のセンサ
を用いて移動物体を追尾する追尾処理方法および装置に
関し、特に、極座標および直交座標における座標変換に
より発生する量子化誤差の低減を可能とする追尾処理方
法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の追尾処理装置において、追尾処
理精度の向上を目的とした技術が、例えば、特開平2−
107986号公報、特開平1−232275号公報、
特開昭61−169786号公報および特開昭57−3
3375号公報に開示されている。これらは、いずれ
も、加速度または角速度を用いることにより精度を向上
させるものであった。
【0003】ここで、図4を参照して、特開平2−10
7986号公報に開示された追尾処理装置について説明
する。
【0004】レーダ装置41から得られる直交座標の成
分に変換された検出データを速度算出回路42において
時間で微分して、この直交座標上での速度ベクトルを算
出するとともに、速度算出回路42で算出された速度ベ
クトルを、加速度算出回路43でさらに時間で微分して
加速度ベクトルを算出する。また、サンプリング間隔算
出回路44では追尾精度等で必要とされるサンプリング
間隔を予め記憶しておく。
【0005】ここで、サンプリング間隔をT秒とし、現
時点t0からT秒後の目標未来位置をPF(t0、T)と
すると、予測位置算出回路45において次に示す計算式
により目標未来位置ベクトルを算出する。
【0006】
【0007】このように、この従来の追尾処理装置で
は、特に、加速度算出回路43で算出される加速度ベク
トルの出力および予測位置算出回路45において用いら
れる上記計算式に特徴があり、予測計算の内容を工夫す
ることによって追尾精度を向上していた。
【0008】また、一般的に、追尾処理装置において用
いられる座標系としては、レーダ装置など物体の位置を
検出するセンサでは極座標系が用いられるが、移動物体
は等速直線運動または等加速度運動であるため、精度よ
く追尾処理を行う方法として、極座標系で得られる検出
データを直交座標系のデータに座標変換した後、目標未
来位置ベクトル(予測位置データ)等を算出している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この従来の追尾処理装
置では、極座標系から直交座標系のデータに座標変換す
る際に、中心座標から近距離の極座標の量子化精度を高
精度に保ったまま、その極座標を直交座標に変換するた
めには、直交座標では、その中心座標から全域にわたっ
て細かい量子化単位の座標系とする必要が生じる。その
結果、直交座標表示を行うためのデータ長が長くなり、
処理負荷が増大するという問題があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、センサが所定の覆域を走査することに
よって検出された極座標系で表される目標物体の位置情
報を、それ以前までの走査により検出された位置情報に
基づいて算出された前記目標物体の航跡の第1の予測位
の原点からの距離に応じて、段階的に複数の量子化単
位の直交座標系に変換し、前記直交座標系に変換された
位置情報にしたがって、次回の走査時における前記目標
物体の第2の予測位置を算出するものである。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【実施例】次に、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。
【0015】本発明の一実施例は、位置センサにより得
られた目標物体の検出位置を極座標から直交座標へ座標
変換する際の直交座標の量子化単位を、その目標物体の
航跡データの予測位置(極座標系)の距離に応じて、所
望の値に変えるものであり、これにより、その検出位置
の距離(極座標系)が近距離であっても、極座標系から
直交座標系への座標変換で精度の劣化を防ぐことがで
き、さらに、全域にわたって細かい量子化単位で直交座
標に変換することによる処理負荷の増大も防ぐことがで
きる。ここで、検出位置の距離(極座標系)とは、位置
センサにより検出された目標物体のセンサ設置位置から
の距離を示すものである。また、航跡データとは、位置
センサにより今回得られた目標物体の検出位置データよ
りも以前に得られた検出位置データにより算出されたそ
の目標物体の航跡を示すものである。
【0016】図1は、本実施例の構成を示すブロック図
であり、図2は、極座標系および直交座標系を示す図で
ある。
【0017】目標物体の位置は、レーダ装置等の図示せ
ぬセンサによりビームをスキャンすることによって極座
標(距離、角度)系で検出される。検出された位置(以
下、検出データ100とする)は、3次元センサを用い
て検出された場合は、距離rと2種類の角度θ、φ(例
えば、方位角と仰角)により表され、また、2次元セン
サにより検出された場合は、距離rと角度θ(例えば、
方位角または仰角)で表される。センサにより、検出デ
ータ100が得られた後、相関処理回路1では、この検
出データ100と、前回までのスキャンで得られた検出
データ100により追尾処理をすることによって得られ
た目標物体の航跡データの予測位置が含まれる極座標平
滑予測データ500’とに基づいて相関処理が行われ
る。つまり、検出データ100と極座標平滑予測データ
500’に含まれる航跡データの予測位置とが比較され
て、それぞれ同一の目標物体に対するデータである組合
せが決定され、対応する位置データの組合せである極座
標相関データ200が出力される。この極座標相関デー
タ200には、検出データ100とそれに対応した目標
物体の航跡データの予測位置(極座標系)とが含まれ
る。直交座標変換回路2では、極座標相関データ200
中の航跡データの予測位置の距離(極座標系)をパラメ
ータとして予め設定された量子化単位の直交座標に極座
標相関データ200中の検出データ100が変換され、
直交座標検出データ300が出力される。
【0018】例えば、2次元レーダを用いて得られた検
出データ100(ri,θi)を以下に示す式に基づいて
直交座標(xi,yi)に変換する。 rp≧rcの場合 (xi,yi)=(ri・sinθi,ri・cosθi) rp<rcの場合 (xi,yi)=(k・ri・sinθi,k・ri・co
sθi) ここで、rpは、前回のスキャン時に算出された航跡デ
ータの予測位置の距離(極座標系)を示し、rcは、座
標変換する際に量子化単位を切り替える閾値(距離)を
示し、kは、量子化単位を変更、例えば、細かくするた
めの比率を示す。
【0019】この直交座標変換回路2の動作を図2を参
照して具体的に説明すると、まず、センサにより得られ
る検出データ100は、図2(A)に示すような極座標
系により量子化されているために、センサ設置位置(中
心座標)から近距離の部分と遠距離の部分とで量子化の
寸法が異なっている。この検出データ100に対応した
航跡データの予測位置(極座標平滑予測データ500’
に含まれる)の距離rpが、予め設定された閾値rcより
も大きいか否かにより、図2(B)に示すように、直交
座標変換後の量子化単位を切り替える。例えば、rp
cよりも小さい場合の量子化単位が、rpがrcよりも
大きい場合の量子化単位よりも細かくなるように量子化
単位を切り替える。
【0020】図1に戻り、本実施例の説明を続けると、
直交座標に座標変換された後、平滑予測回路において、
予め設定された量子化単位で直交座標に変換された検出
位置である直交座標検出データ300および前回のスキ
ャンにより得られた検出データ100’により算出され
た予測位置・予測速度を含む量子化平滑予測データ60
0’に基づいて、平滑計算がなされ、次回の予測位置お
よび予測速度を含む直交座標平滑予測データ400が極
座標変換回路4に出力される。この平滑予測処理回路3
では、以下に示す式に基づいて予測位置および予測速度
が算出される。
【0021】
【0022】極座標変換回路4では、直交座標平滑予測
データ400内の予測位置(xp’,yp’)が極座標に
変換され、極座標平滑予測データ500として相関処理
回路1および量子化変換回路5に出力される。この極座
標変換回路4は、センサとして2次元レーダを用いた場
合、以下に示す式に基づいて、直交座標平滑予測データ
内の予測位置を極座標系に座標変換する。
【0023】
【0024】量子化変換回路5では、極座標平滑予測デ
ータ500内の次回のスキャン時における予測位置(r
p’,θp’)の距離rp’および前回のスキャン時に算
出された予測位置(rp,θp)の距離rpとをパラメー
タとして、極座標変換回路4で座標変換された予測位置
および予測速度が予め設定された量子化単位の直交座標
に変換され、それが量子化平滑予測データ600として
平滑予測処理回路3に出力される。つまり、量子化変換
回路5では、例えば、2次元レーダを用いた場合には以
下に示す式に基づく計算がなされる。
【0025】
【0026】そして、一般的なレーダ装置では、極座標
相関データ200または直交座標検出データ300が表
示装置へ出力されるデータとなり、また、極座標平滑予
測データ500が図示せぬアンテナから出射されるビー
ムの走査方向を制御するためのビーム制御角度データと
して出力される。
【0027】本実施例では、直交座標系における量子化
単位を2段階に設定したが、量子化単位を切り替える閾
値距離の数を追加して、量子化単位を3段階以上に設定
することも可能である。
【0028】量子化単位は、同一の量子化単位で表現さ
れる距離の最大値の変化に応じて、段階的に細かくなる
ように設定することにより、データ長が長くなるのを防
ぐことができる。ここで、図3を参照して、データ長を
8ビットとし、量子化単位を3段階に設定した場合につ
いて説明する。
【0029】8ビットのデータ長のデータ構成10によ
り、量子化単位1NMで128NM未満を量子化して表
現することができる。データ構成20(同様にデータ長
は8ビットである)により、量子化単位1/4NMで3
2NM未満を量子化して表現することができる。つま
り、量子化単位1NMで表現される距離の最大値128
NMの1/4である32NM未満の距離を同様にデータ
長8ビットで表現しようとすると、量子化単位を4倍細
かくする、つまり、1/4NMにすることができる。同
様に、量子化単位1NMで表現される距離の最大値12
8NMの1/16である8NM未満の距離をデータ長8
ビットのデータ構成30で表現しようとすると、量子化
単位を16倍細かくする、つまり、1/16NMにする
ことができる。このように、距離が1/n(n=1、
2、・・・)に近づくと、データ長を変化させることな
く、量子化単位をn倍細かくできることになる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の追尾処理
方法および装置によれば、検出位置のセンサ設置位置か
らの距離により、直交座標系における量子化単位を変更
しているために、検出位置が近距離の場合に、極座標か
ら直交座標への座標変換で精度が劣化することを防ぐこ
とができる。
【0031】さらに、全ての領域に対して量子化単位を
細かくするのではなく、近距離の部分においてのみ量子
化単位を細かくしているために、データ長が長くなるこ
ともなく、したがって、データ処理時の負荷による悪影
響も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1における直交座標変換回路の動作の一例を
説明する図である。
【図3】本実施例における量子化単位とデータ長の関係
を示す図である。
【図4】従来の追尾処理装置の構成を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 相関処理回路 2 直交座標変換回路 3 平滑予測処理回路 4 極座標変換回路 5 量子化変換回路

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサが所定の覆域を走査することによ
    って検出された極座標系で表される目標物体の位置情報
    を、それ以前までの走査により検出された位置情報に基
    づいて算出された前記目標物体の航跡の第1の予測位置
    の原点からの距離に応じて、段階的に設定される複数の
    量子化単位の直交座標系に変換する第1のステップと、 前記直交座標系に変換された位置情報にしたがって、次
    回の走査時における前記目標物体の第2の予測位置を算
    出する第2のステップとを含むことを特徴とする追尾処
    理方法。
  2. 【請求項2】 前記第1のステップは、第1の予測位置の原点からの距離が予め設定される閾値
    以上であるとき、極座標系で表される前記位置情報を、
    第1の量子化単位の直交座標系に変換し、前記第1の予
    測位置の原点からの距離が予め設定された閾値よりも小
    さいとき、前記位置情報を、前記第1の量子化単位より
    も細かい第2の量子化単位の直交座標系に変換する こと
    を特徴とする請求項1に記載の追尾処理方法。
  3. 【請求項3】 前記第2のステップの後、直交座標系で
    表された前記目標物体の予測位置を極座標系に変換する
    第3のステップと、 極座標系で表された前記目標物体の予測位置を、前記セ
    ンサにより得られた前記目標物体の位置情報にしたがっ
    て、予め設定された量子化単位の直交座標系に変換する
    第4のステップとをさらに含むことを特徴とする請求項
    1記載の追尾処理方法。
  4. 【請求項4】 センサが所定の覆域を走査することによ
    って検出された極座標系で表される目標物体の位置情報
    を、それ以前までの走査により検出された位置情報に基
    づいて算出された前記目標物体の航跡の第1の予測位置
    の原点からの距離に応じて、段階的に設定される複数の
    量子化単位の直交座標系に変換する手段と、 前記直交座標系に変換された位置情報にしたがって、次
    回の走査時における前記目標物体の第2の予測位置を算
    出する手段とを含むことを特徴とする追尾処理装置。
  5. 【請求項5】 前記目標物体の次回の走査時における予
    測位置を、極座標系に変換する手段と、 その極座標系で表された前記目標物体の予測位置を、前
    記センサにより得られた前記目標物体の位置情報にした
    がって、予め設定された量子化単位の直交座標系に変換
    する手段とをさらに備えることを特徴とする請求項4に
    記載の追尾処理装置。
  6. 【請求項6】 前記量子化単位は、同一の量子化単位で
    表現される距離の最大値の変化に応じて、段階的に細か
    くなるように設定されることを特徴とする請求項4に記
    載の追尾処理装置。
  7. 【請求項7】 第1の予測位置の原点からの距離が予め
    設定される閾値以上であるとき、極座標系で表される前
    記位置情報を、第1の量子化単位の直交座標系に変換
    し、前記第1の予測位置の原点からの距離が予め設定さ
    れた閾値よりも小さいとき、前記位置情報を、前記第1
    の量子化単位よりも細かい第2の量子化単位の直交座標
    系に変換する手段を備えることを特徴とする請求項4に
    記載の追尾処理装置。
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JPH08262128A JPH08262128A (ja) 1996-10-11
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KR101479269B1 (ko) * 2012-04-12 2015-01-06 한국과학기술원 근거리 프로파일 매칭 방법 및 장치

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