JP3320024B2 - 目標追尾装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、センサなどから
の目標の位置情報に関する探知データから、目標位置の
真値および目標速度などの目標運動諸元を推定しようと
する目標追尾装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば特開平８−２７１６１７号
公報に開示された従来のこの種の目標追尾装置の全体構
成を示すブロック図であり、従来の目標追尾のアルゴリ
ズムについて以下に説明する。

【０００３】図４において、１は目標追尾装置に入力し
た観測ベクトル全体から各航跡のゲートに含まれる観測
ベクトルを選択する観測ベクトル選択部である。２は目
標追尾装置内全体のクラスタの状態を示すシステム内ク
ラスタ表である。３は観測ベクトル選択部１の出力とシ
ステム内クラスタ表２に示された既存のクラスタの関係
から、既存のクラスタを統合し、また新しいクラスタを
作成し、クラスタ内観測ベクトル表４を作成するクラス
タ新設、統合部であり、４はクラスタ内に含まれる観測
ベクトルの全体を示すクラスタ内観測ベクトル表であ
る。

【０００４】５はクラスタ内観測ベクトル表４とクラス
タ内の仮説の状況を示すデータ群１０を入力とし、クラ
スタ内のゲート内判定行列６を算出および、判定結果よ
り既存航跡の更新や新航跡の生成を行うゲート内判定行
列算出部であり、６はクラスタ内の観測ベクトルと航跡
の関係を示すクラスタ内ゲート内判定行列である。

【０００５】７はクラスタ内ゲート内判定行列６を入力
とし、クラスタ内の航跡相関行列８を算出する航跡相関
行列算出部であり、８はクラスタ内で仮説の拡張可能性
を示すクラスタ内航跡相関行列である。９は前時刻まで
の観測ベクトルによる仮説の状況とクラスタ内航跡相関
行列８から現時刻に入力した観測ベクトルに対応して仮
説を更新する仮説更新部である。

【０００６】１０はクラスタ内仮説状況データ群であ
り、クラスタ内にある全ての仮説を示したクラスタ内仮
説表１１、各仮説ごとに仮説内にある全ての航跡を示し
た仮説内航跡表１２、およびクラスタ内にある全ての航
跡に対して航跡を構成する観測ベクトルを示したクラス
タ内航跡−観測ベクトル表１３を含む。１４はクラスタ
内にある全ての航跡に対して次の観測ベクトル入力時刻
における存在予測位置範囲を算出するゲート算出部であ
る。１５はクラスタ内に複数の仮説が存在する場合に、
その中から最善の仮説を１つ選択して目標の数とその航
跡を決定する航跡決定部である。

【０００７】１６は目標追尾装置、１７は空間中の目標
を観測して観測ベクトルを得るための例えばレーダー等
からなるセンサである目標観測装置、１８はディスプレ
イ上に航跡を表示し、目標の状態を使用者に示す目標表
示装置である。１９は仮説数を減らすための仮説縮小部
である。２０は目標追尾装置１６のうち、観測ベクトル
と目標との相関をとるためにクラスタの生成、統合を行
ったり、目標航跡の仮説の生成を行う目標相関部であ
る。

【０００８】また図５は上記目標追尾装置のゲート内判
定行列算出部５の動作を説明するフローチャートであ
る。ゲート内判定行列算出部５の動作について図５のフ
ローチャートに基づき説明する。

【０００９】目標観測装置１７から得られた１つまたは
複数の観測ベクトルのセットを入力する(ステップＳＴ
１)。次に観測ベクトルセット内のすべての観測ベクト
ル(探知データＺｋ)について、ゲート内判定行列算出に
使用したか否かを判定する(ステップＳＴ２)。もし、ス
テップＳＴ２において未使用の観測ベクトルがあれば、
次に、クラスタ内の航跡とその観測ベクトルに相関があ
るかを調べる(ステップＳＴ３)。

【００１０】もし、ステップＳＴ３において、相関関係
が無ければ次の観測ベクトルを調べる。もし、ステップ
ＳＴ３において相関関係があれば、ゲート内判定行列の
該当要素にフラグ１をたてる(ステップＳＴ４)。次に、
相関した観測ベクトルＺｋを使って、相関した航跡を更
新する(ステップＳＴ５)。

【００１１】もし、ステップＳＴ２において、すべての
観測ベクトルを調べ終わっていたら、ゲート内判定行列
の誤航跡に関する要素および新航跡に関する要素にフラ
グ１をたてる(ステップＳＴ６)。次に、すべての既存航
跡について、観測ベクトルと相関がとれなかった場合の
メモリトラックによる航跡を生成する(ステップＳＴ
７)。次に、観測ベクトルセット内のすべての観測ベク
トルについて、新航跡だった場合の航跡を生成する(ス
テップＳＴ８)。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の目
標追尾装置は、仮説は目標の組合わせではなく、航跡の
組合わせで構成されている。すなわち、目標に視点を置
いて考えれば、１つの目標に対して複数の航跡が装置内
に存在している。しかし、上記目標追尾装置では、目標
と航跡を関連づける処理が行われていないため、観測状
況が変化して仮説の構成が変わり、仮説を構成する航跡
も変化した場合に、変化前の追尾目標の構成と変化後の
追尾目標の対応を知ることが困難になる場合がある。

【００１３】例えば、図６にあるような観測状況を考え
る。ある時刻までの観測により、実際の目標(目標数１)
の航跡は、真航跡(航跡番号１)にもかかわらず、誤航跡
(航跡番号０)を含む仮説が採用されているとする。そこ
で次のサンプリングにおいて観測値Ｚ１が得られた場合
に、真航跡を採用している仮説が正しいと判断され、仮
説の構成が変わる場合が考えられる。

【００１４】図７は仮説の構成が変わった場合の誤表示
の例である。図７では真航跡を表示しているので一見問
題が無いように見えるが、上記目標追尾装置では、異な
る航跡は異なる航跡番号が付与されているため、１サン
プリング前まで存在していたはずの航跡番号０の航跡が
消失し、新たな航跡が出現したかのように扱われる。ま
た、目標との相関が行われていないため、航跡は違うが
同じ目標であるのか、それとも全く別の目標かも判断で
きない。

【００１５】図８は別の誤表示例である。表示装置に航
跡を表示する場合、目標に対して、そのサンプリングに
おける目標の最新の運動情報(位置、速度等)のみを追尾
装置から表示装置に出力していることがある。この時、
目標と航跡の管理を表示装置で行っていると、仮説の構
成が変わって同一目標に対する航跡が変化すると、図に
示すように、突然航跡が飛ぶという現象がおこり得る。
従来の目標追尾装置は以上のような問題があった。

【００１６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、航跡の生成にあたり、航跡間
に親子関係をもうけ、子航跡が親航跡のラベルを引き継
ぐことにより、仮説の構成の変化により、航跡が大きく
変化した場合でも、それが変化前の航跡と同一の目標の
ものかどうかを判断することが可能な目標追尾装置等を
提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、目標追尾装置において、各クラスタに含まれる
既存の航跡から観測ベクトルの存在可能領域を算出する
ゲート算出部と、存在可能領域と全体の観測ベクトルか
ら各クラスタごとに航跡対応の観測ベクトルを選択する
観測ベクトル選択部と、既存のクラスタ内の航跡と対応
がとれない観測ベクトルによって新クラスタを作成し、
また、複数のクラスタ内の航跡と対応づけられる観測ベ
クトルが有る場合に対応するクラスタを統合するクラス
タ新設、統合部と、各クラスタごとに対応するすべての
観測ベクトルを誤信号、既存航跡、新目標のそれぞれに
対応するすべての可能性を示すゲート内判定行列を算出
し、その可能性にしたがって航跡の更新を行い、各航跡
間に親子関係を与えるラベルを付与するラベリング機能
付ゲート内判定行列算出部と、ゲート内判定行列からそ
れぞれが仮説の一つの拡張方法を示す複数の航跡相関行
列を算出する航跡相関行列算出部と、航跡相関行列と既
存の仮説から新しい仮説を作成する仮説更新部と、複数
の仮説から一つを選択し、航跡を決定する航跡決定部
と、を備えたことを特徴とする目標追尾装置にある。

【００１８】またこの発明は、仮説の縮小のために複数
の航跡を統合し、統合航跡に親子関係を与えるラベルリ
ングを行うラベリング機能付仮説縮小部をさらに備えた
ことを特徴とする目標追尾装置にある。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
一実施の形態による目標追尾装置の全体構成を示すブロ
ック図である。図４に示す従来のものと同一もしくは相
当部分は同一符号で示し説明を省略する。５ａは各クラ
スタごとに対応するすべての観測ベクトルを誤信号、既
存航跡、新目標のそれぞれに対応するすべての可能性を
示すゲート内判定行列を算出し、その可能性にしたがっ
て航跡の更新を行い、各航跡にラベルを付与するラベリ
ング機能付ゲート内判定行列算出部である。また１９ａ
は後述する実施の形態によるラベリング機能付仮説縮小
部である。

【００２０】図２は上記目標追尾装置のラベリング機能
付ゲート内判定行列算出部５ａの動作を説明するフロー
チャートである。以下、ラベリング機能付ゲート内判定
行列算出部５ａの動作について図２のフローチャートに
基づき説明する。

【００２１】目標観測装置１７から得られた１つまたは
複数の観測ベクトルのセットを入力する(ステップＳＴ
１)。次に観測ベクトルセット内のすべての観測ベクト
ル(探知データＺｋ)について、ゲート内判定行列算出に
使用したか否かを判定する(ステップＳＴ２)。もし、ス
テップＳＴ２において未使用の観測ベクトルがあれば、
次に、クラスタ内の航跡とその観測ベクトルに相関があ
るかを調べる(ステップＳＴ３)。

【００２２】もし、ステップＳＴ３において、相関関係
が無ければ次の観測ベクトルを調べる。もし、ステップ
ＳＴ３において相関関係があれば、ゲート内判定行列の
該当要素にフラグ１をたてる(ステップＳＴ４)。次に、
相関した観測ベクトルＺｋを使って、相関した航跡を更
新する(ステップＳＴ５)。

【００２３】そして相関のとれた観測ベクトルを使って
既存航跡を更新した結果得られた航跡(子航跡)に、元と
なった既存航跡(親航跡)につけられたラベルをコピーす
る(ステップＳＴ１０)。

【００２４】またもし、ステップＳＴ２において、すべ
ての観測ベクトルを調べ終わっていたら、ゲート内判定
行列の誤航跡に関する要素および新航跡に関する要素に
フラグ１をたてる(ステップＳＴ６)。次に、すべての既
存航跡について、観測ベクトルと相関がとれなかった場
合のメモリトラックによる航跡を生成する(ステップＳ
Ｔ７)。次に，既存航跡が観測ベクトルと相関がとれな
かったとしてメモリトラックさせて得られた航跡(子航
跡)に、元となった既存航跡(親航跡)につけられたラベ
ルをコピーする(ステップＳＴ１１)。

【００２５】次に、観測ベクトルセット内のすべての観
測ベクトルについて、新航跡だった場合の航跡を生成す
る(ステップＳＴ８)。そして各観測ベクトルについて、
新しく目標が発生したとして生成した新航跡に対して新
規にラベルを付与する(ステップＳＴ１２)。

【００２６】すなわちラベルとは、新航跡に対して一意
に付与される航跡情報であり、航跡に対して一意に付与
される航跡番号とは異なり、親航跡が更新されて生成さ
れる子航跡すべてに同一のラベルが付与される。

【００２７】この実施の形態によれば、航跡の生成にあ
たり、航跡間に親子関係をもうけ、子航跡が親航跡のラ
ベルを引き継ぐことにより、仮説の構成の変化により、
航跡が大きく変化した場合でも、それが変化前の航跡と
同一の目標のものかどうかを判断することが可能にな
る。

【００２８】実施の形態２．図３はこの発明の別の実施
の形態による目標追尾装置のラベリング機能付仮説縮小
部における動作を説明するもので、図１のラベリング機
能付仮説縮小部１９ａにおける仮説縮小法の１つとし
て、類似した航跡の統合処理が行われる場合のフローチ
ャートである。以下動作について図３のフローチャート
に基づき説明する。

【００２９】まず、統合する航跡群をクラスタの中より
抽出する(ステップＳＴ２１)。次に、抽出された航跡群
の中から、ラベルを採用する航跡を抽出する(ステップ
ＳＴ２２)。この時の抽出方法として、 (１)統合する航跡の中で、信頼度の最も高い仮説に含ま
れた航跡のラベルを採用する。 (２)統合する航跡の中で、もっとも仮説に採用されてい
る数の多い高功績のラベルを採用する。 (３)追尾開始から最も時間の経っている航跡のラベルを
採用する。 (４)信頼度が高い航跡のラベルを採用する。 といった方法が考えられる。

【００３０】次に、抽出された航跡の統合処理を行い
(ステップＳＴ２３)、さらに統合により生成された航跡
に、ステップＳＴ２２で採用したラベルを付与する(ス
テップＳＴ２４)。

【００３１】この実施の形態によれば、統合航跡の生成
にあたり、仮説の縮小によって複数の航跡が統合された
としても、最も可能性の高い航跡ラベルを引き継ぐこと
により、統合前の追尾目標の情報を安定して引き継ぐこ
とが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上のようにこの発明による目標追尾装
置では、各クラスタごとに対応するすべての観測ベクト
ルを誤信号、既存航跡、新目標のそれぞれに対応するす
べての可能性を示すゲート内判定行列を算出し、その可
能性にしたがって航跡の更新を行い、各航跡間に親子関
係を与えるラベルを付与するラベリング機能付ゲート内
判定行列算出部を設けたので、航跡の生成にあたり、航
跡間に親子関係をもうけ、子航跡が親航跡のラベルを引
き継ぐようにしたので、仮説の構成の変化により、航跡
が大きく変化した場合でも、それが変化前の航跡と同一
の目標のものかどうかを判断することが可能になる。

【００３３】またこの発明による目標追尾装置では、仮
説の縮小のために複数の航跡を統合し、統合航跡に親子
関係を与えるラベルリングを行うラベリング機能付仮説
縮小部をさらに設けたので、統合航跡の生成にあたり、
仮説の縮小によって複数の航跡が統合されたとしても、
最も可能性の高い航跡ラベルを引き継ぐことにより、統
合前の追尾目標の情報を安定して引き継ぐことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態による目標追尾装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】 図１の目標追尾装置のラベリング機能付ゲー
ト内判定行列算出部の動作を説明するフローチャート図
である。

【図３】 この発明の別の実施の形態による図１の目標
追尾装置のラベリング機能付仮説縮小部の動作を説明す
るフローチャート図である。

【図４】 従来のこの種の目標追尾装置の全体構成を示
すブロック図である。

【図５】 図４の目標追尾装置のゲート内判定行列算出
部の動作を説明するフローチャート図である。

【図６】 従来の問題点を説明するための真航跡と誤航
跡との関係を示す図である。

【図７】 従来の誤表示の一例を示す図である。

【図８】 従来の誤表示の別の例を示す図である。

【符号の説明】

１ 観測ベクトル選択部、２ システム内クラスタ表、
３ クラスタ新設、統合部、４ クラスタ内観測ベクト
ル表、５ａ ラベリング機能付ゲート内判定行列算出
部、６ クラスタ内ゲート内判定行列、７ 航跡相関行
列算出部、８ クラスタ内航跡相関行列、９ 仮説更新
部、１０ クラスタ内仮説状況データ群、１１ クラス
タ内仮説表、１２ 仮説内航跡表、１３ クラスタ内航
跡−観測ベクトル表、１４ ゲート算出部、１５ 航跡
決定部、１６ 目標追尾装置、１７目標観測装置、１８
目標表示装置、１９ａ ラベリング機能付仮説縮小
部、２０ 目標相関部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−271617（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−306263（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−75437（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−300836（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−307182（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−316275（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−304916（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−38130（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−326506（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標追尾装置において、 各クラスタに含まれる既存の航跡から観測ベクトルの存
   在可能領域を算出するゲート算出部と、 存在可能領域と全体の観測ベクトルから各クラスタごと
   に航跡対応の観測ベクトルを選択する観測ベクトル選択
   部と、 既存のクラスタ内の航跡と対応がとれない観測ベクトル
   によって新クラスタを作成し、また、複数のクラスタ内
   の航跡と対応づけられる観測ベクトルが有る場合に対応
   するクラスタを統合するクラスタ新設、統合部と、 各クラスタごとに対応するすべての観測ベクトルを誤信
   号、既存航跡、新目標のそれぞれに対応するすべての可
   能性を示すゲート内判定行列を算出し、その可能性にし
   たがって航跡の更新を行い、各航跡間に親子関係を与え
   るラベルを付与するラベリング機能付ゲート内判定行列
   算出部と、 ゲート内判定行列からそれぞれが仮説の一つの拡張方法
   を示す複数の航跡相関行列を算出する航跡相関行列算出
   部と、 航跡相関行列と既存の仮説から新しい仮説を作成する仮
   説更新部と、 複数の仮説から一つを選択し、航跡を決定する航跡決定
   部と、 を備えたことを特徴とする目標追尾装置。
2. 【請求項２】 仮説の縮小のために複数の航跡を統合
   し、統合航跡に親子関係を与えるラベルリングを行うラ
   ベリング機能付仮説縮小部をさらに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。