JP3447587B2 - 追尾装置及び追尾方法 - 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、レーダセンサに
より目標を追尾する追尾装置及び追尾方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、Ｙ．Ｂａｒ−Ｓｈａｌｏｍ
ａｎｄ Ｔ．Ｅ．Ｆｏｒｔｍａｎｎ，“Ｔｒａｃｋｉｎ
ｇ ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ”，Ａ
ｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９
８８に示された内容を実現する従来の追尾装置の構成を
示すブロック図である。この従来の追尾装置では、追尾
目標の位置情報により構成される観測値ベクトルを入力
し、追尾目標の運動諸元を推定している。

【０００３】ここで、サンプリング時刻ｔ_k における位
置、速度により構成される追尾目標の状態変数ベクトル
Ｂ_k と、位置情報により構成される観測値ベクトルＣ_k
は、次の（１）式、（２）式で示される。

【０００４】

【数１】

【０００５】ここで、ｘ_k ，ｙ_k ，ｚ_k は追尾目標の位
置座標真値を示し、ｖｘ_k ，ｖｙ_k，ｖｚ_k は追尾目標
の速度真値を示し、ｘ_ko，ｙ_ko，ｚ_koはレーダによる追
尾目標の観測位置座標を示している。また、［ｘ_k ，ｙ
_k ，ｚ_k ，ｖｘ_k ，ｖｙ_k ，ｖｚ_k ］^T は、［ｘ_k ，ｙ
_k ，ｚ_k ，ｖｘ_k ，ｖｙ_k ，ｖｚ_k ］の転置行列を示
し、［ｘ_ko，ｙ_ko，ｚ_ko］^T は［ｘ_ko，ｙ_ko，ｚ_ko］の
転置行列を示している。この追尾目標の状態変数ベクト
ルＢ_k は、北基準直交座標系で表現され、観測値ベクト
ルＣ_k は、極座標で得られた観測値ベクトルを北基準直
交座標系に変換したものである。

【０００６】また、追尾目標の状態変数ベクトルＢ_k の
時間的な推移を運動モデルとして表すと、次の（３）
式、（４）式で示される。

【０００７】

【数２】

【０００８】ここで、Φ_k は状態遷移行列、ｗ_k は駆動
雑音ベクトルを示し、Φ_k-1 ，ｗ_{k- 1} はそれぞれ１サン
プリング前の値を示す。また、Ｅ［ｗ_k ］はｗ_k の平
均、すなわち３次元正規分布白色雑音を示し、Ｅ［ｗ_k
ｗ_k ^T］は、ｗ_k ｗ_k ^Tの平均、すなわち３次元正規分布白
色雑音を示す。さらに、ｗ_k ^Tは駆動雑音ベクトルｗ_k の
転置行列、Ｑ_k は駆動雑音共分散行列を示す。

【０００９】さらに、位置情報により構成される観測値
ベクトルＣ_k を観測モデルとして表すと、次の（５）
式、（６）式で示される。

【００１０】

【数３】

【００１１】ここで、Ｈ_k は観測行列、ｖ_k は状態変数
ベクトルＢ_k を取り出すときの観測雑音ベクトルを示
す。また、Ｅ［ｖ_k ］はｖ_k の平均、すなわち３次元正
規分布白色雑音を示し、Ｅ［ｖ_k ｖ_k ^T］はｖ_k ｖ_k ^Tの平
均、すなわち３次元正規分布白色雑音を示す。さらに、
ｖ_k ^Tは観測雑音ベクトルｖ_k の転置行列を示し、Ｒ_k は
観測雑音共分散行列を示す。

【００１２】図１２において、５１は、レーダが検出し
た追尾目標の全ての観測データＦを入力し、予測手段５
５で得られた１サンプリング先の追尾目標の予測値ベク
トルＢ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｐ_k （−）によ
り、次に観測値ベクトルが得られる可能性の高い領域を
設定し、位置情報を使用して、設定された領域内の観測
値ベクトルＣ_k,j （ｊ＝１，２，…，ｍ_k ）を出力する
ゲート算出手段である。ここで、Ｂ_k （−）とＰ
_k （−）における（−）は、予測した情報であることを
示している。

【００１３】また、図１２において、５２は、予測手段
５５からの１サンプリング先の追尾目標の予測値ベクト
ルＢ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｐ_k （−）に基づ
き、ゲート算出手段５１から出力された領域内の観測値
ベクトルＣ_k,j （ｊ＝１，２，…，ｍ_k ）と既追尾目標
との相関をとり、どの観測値ベクトルが既追尾目標から
の観測値ベクトルであるかについて仮説を立てて、それ
らの仮説の信頼度β_k,j、予測値ベクトルＢ_k （−）と
の誤差信号ν_k,j 、及び誤差信号ν_k,j を重み付けした
重み付け誤差信号ν_k を、観測値ベクトルＣ_k,j と共に
出力する相関手段である。

【００１４】さらに、図１２において、５３は、相関手
段５２からの観測値ベクトルＣ_k,j、重み付け誤差信号
ν_k 、誤差信号ν_k,j 、仮説の信頼度β_k,j を入力する
と共に、予測手段５５からの追尾目標の予測値ベクトル
Ｂ_k （−）、予測誤差共分散行列Ｐ_k （−）を入力し、
追尾目標の位置、速度等の運動諸元で構成される平滑値
ベクトルＢ_k （＋）と平滑誤差共分散行列Ｐ_k （＋）を
出力する平滑手段である。ここで、Ｂ_k （＋）とＰ
_k （＋）における（＋）は、平滑した情報であることを
示している。

【００１５】さらに、図１２において、５４は、平滑手
段５３から出力された平滑値ベクトルＢ_k （＋）と平滑
誤差共分散行列Ｐ_k （＋）を、次のサンプリング時刻と
時間合わせをするために単位時間遅延させ、平滑値ベク
トルＢ_k-1 （＋）と平滑誤差共分散行列Ｐ_k-1 （＋）を
出力する遅延手段である。

【００１６】さらに、図１２において、５５は、遅延手
段５４からの平滑値ベクトルＢ_k-1（＋）と平滑誤差共
分散行列Ｐ_k-1 （＋）を入力し、１サンプリング先の追
尾目標の予測値ベクトルＢ_k （−）と予測誤差共分散行
列Ｐ_k （−）を、ゲート算出手段５１、相関手段５２、
平滑手段５３に出力する予測手段である。

【００１７】次に動作について説明する。図１３は従来
の追尾装置の動作を示すフローチャートである。ステッ
プＳＴ６１において、予測手段５５は、遅延手段５４か
らの平滑値ベクトルＢ_k-1 （＋）と平滑誤差共分散行列
Ｐ_k-1 （＋）を入力し、１サンプリング先の追尾目標の
予測値ベクトルＢ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｐ
_k （−）を、次の（７）式、（８）式により算出し出力
する。ここで、Φ_k-1 ^Tは状態遷移行列Φ_k-1 の転置行列
を示す。

【００１８】

【数４】

【００１９】ステップＳＴ６２において、ゲート算出手
段５１は、レーダが検出した追尾目標の全ての観測デー
タＦを入力し、予測手段５５で得られた１サンプリング
先の追尾目標の予測値ベクトルＢ_k （−）と予測誤差共
分散行列Ｐ_k （−）により、次の観測値ベクトルが得ら
れる領域を設定し、位置情報を使用して観測データＦの
中から次の（９）式〜（１１）式を満足する観測値ベク
トルＣ_k,j を有効なデータとして出力する。

【００２０】

【数５】

【００２１】ここで、Ｓ_k （−）は誤差共分散行列、
（Ｃ_k,j −Ｃ_k （−））^T は、（Ｃ_{k, j} −Ｃ_k （−））
の転置行列、ｄは自由度３のχ² 分布より求めた所定
のしきい値である。また、Ｈ_k ^Tは観測行列Ｈ_k の転置行
列を示す。

【００２２】ステップＳＴ６３において、相関手段５２
は、ゲート算出手段５１で得た領域内にある観測値ベク
トルＣ_k,j （ｊ＝１，２，…，ｍ_k ）を入力する。この
観測値ベクトルＣ_k,j は位置情報より構成されており、
この観測値ベクトルＣ_k,j が相関処理の対象となる。

【００２３】ステップＳＴ６４において、相関手段５２
は、どの観測値ベクトルＣ_k,j が既追尾目標からの観測
値ベクトルであるかについて仮説を立て、予測手段５５
で得られた１サンプリング先の追尾目標の予測値ベクト
ルＢ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｐ_k （−）により、
それらの信頼度β_k,j を次の（１２）式〜（１４）式に
従い算出する。

【００２４】

【数６】

【００２５】ここで、γ_k,j は観測値ベクトルＣ_k,j が
探知されたときの確率を示し、γ_{k, 0} は不要信号が探知
されたときの確率、γ_k,j （ｊ≠０）は追尾目標探知さ
れたときの確率を示す。また、ｇ（Ｃ_k,j ；Ｃ
_k （−），Ｓ_k （−））は、平均Ｃ_k（−）、誤差共分
散行列Ｓ_k （−）の３変量正規分布のＣ_k,j における確
率密度関数、Ｐ_D はレーダの探知確率、Ｐ_G は追尾目標
がゲート内に存在する確率、Ｐ _E は不要信号の発生頻度
を示す。

【００２６】相関手段５２は、次の（１５）式、（１
６）式により、観測値ベクトルＣ_k,jと予測手段５５の
出力である予測値ベクトルＢ_k （−）との誤差信号ν
_k,j を求め、算出した信頼度β_k,j を用いて、誤差信号
ν_k,j を重み付けし、重み付け誤差信号ν_k を得る。

【００２７】

【数７】

【００２８】このように、ステップＳＴ６４において、
相関手段５２は、どの観測値ベクトルＣ_k,j が既追尾目
標からの観測値ベクトルであるかについて仮説を立て、
それらの仮説の信頼度β_k,j を算出し、さらに、予測手
段５５の出力である予測値ベクトルＢ_k （−）との誤差
信号ν_k,j と重み付け誤差信号ν_k を算出し、仮説の信
頼度β_k,j 、誤差信号ν_k,j 、重み付け誤差信号ν_k に
よる仮説の信頼度に関するデータと、観測値ベクトルＣ
_k,j を平滑手段５３へ出力する。

【００２９】ステップＳＴ６５において、平滑手段５３
は、相関手段５２からの観測値ベクトルＣ_k,j 及び仮説
の信頼度に関するデータ、並びに予測手段５５からの１
サンプリング先の追尾目標の予測値ベクトルＢ_k （−）
及び予測誤差共分散行列Ｐ_k（−）を入力し、目標の位
置、速度等の運動諸元で構成される平滑値ベクトルＢ _k
（＋）と平滑誤差共分散行列Ｐ_k （＋）を、次の（１
７）式〜（２０）式により算出し出力する。

【００３０】

【数８】

【００３１】ここで、Ｋ_k はカルマンゲイン行列で、Ｐ
_2k（＋）は平滑誤差共分散行列であり、ν_k,j ^T，ν_k ^T，
Ｋ_k ^Tは、それぞれ誤差信号ν_k,j 、重み付け誤差信号ν
_k 、カルマンゲイン行列Ｋ_k の転置行列を示し、Ｉは単
位行列を示す。

【００３２】ステップＳＴ６６において、処理が終了し
ていない場合、ステップＳＴ６７において、遅延手段５
４は、次のサンプリング時刻と時間合わせをするため
に、平滑手段５３からの平滑値ベクトルＢ_k （＋）と平
滑誤差共分散行列Ｐ_k （＋）を、単位時間遅延させる。
そして、上記ステップＳＴ６１へ戻り、ステップＳＴ６
６で処理が終了するまで上記処理を繰り返す。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】従来の追尾装置は、以
上のように構成されているので、レーダからの位置情報
に基づき追尾目標の運動諸元の推定を行っている。しか
し、例えば不要信号環境や明らかに大きさの異なる複数
目標環境における追尾では、（１）式、（２）式のよう
に、重心計算された目標の位置情報だけでは、追尾性能
に限界があるという課題があった。

【００３４】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、位置情報の他に、レーダで得られ
る目標の大きさ情報、反射強度、追尾目標の識別信号等
の情報を利用し、不要信号環境や複数目標環境における
追尾性能を向上させた追尾装置及び追尾方法を得ること
を目的とする。この位置情報に対し、目標の大きさ情
報、反射強度、識別信号等を、ここでは２次情報と呼ぶ
ことにする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る追尾装置
は、追尾目標の観測データを入力し、１サンプリング先
の上記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共分散行
列に基づき、次に観測値ベクトルが得られる領域を設定
し、上記追尾目標の平滑処理された位置情報と、方位と
レンジにより分割されたセルにおいて検出かつ統合され
たセルにより示された上記追尾目標の大きさの平滑処理
された２次情報とを使用して上記領域内の観測値ベクト
ルを求めて出力するゲート算出手段と、上記１サンプリ
ング先の上記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共
分散行列、並びに上記ゲート算出手段から出力された観
測値ベクトルに基づき、上記追尾目標の位置、速度等の
平滑処理された運動諸元と平滑処理された上記２次情報
で構成される平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列を
出力する平滑手段と、上記平滑手段から出力された平滑
値ベクトル及び平滑誤差共分散行列を、単位時間遅延さ
せる遅延手段と、上記遅延手段により遅延された平滑値
ベクトル及び平滑誤差共分散行列に基づき、上記１サン
プリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤
差共分散行列を出力する予測手段とを備えたものであ
る。

【００３６】この発明に係る追尾装置は、ゲート算出手
段から複数の観測値ベクトルが出力される場合に、予測
手段から出力された１サンプリング先の追尾目標の予測
値ベクトル及び予測誤差共分散行列に最も近い観測値ベ
クトルを求めて平滑手段に出力する相関手段を備えたも
のである。

【００３７】この発明に係る追尾装置は、ゲート算出手
段から複数の観測値ベクトルが出力される場合に、出力
された観測値ベクトルについて、追尾目標であるか又は
不要信号であるかの可能性を考慮して仮説を立て、予測
手段から出力された１サンプリング先の追尾目標の予測
値ベクトル及び予測誤差共分散行列に基づき、上記仮説
の信頼度に関するデータを求め、上記複数の観測値ベク
トル及び上記仮説の信頼度に関するデータを出力する相
関手段を備え、平滑手段が、予測手段から出力された１
サンプリング先の追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤
差共分散行列、並びに上記相関手段から出力された上記
複数の観測値ベクトル及び上記仮説の信頼度に関するデ
ータに基づき、上記追尾目標の位置、速度等の平滑処理
された運動諸元と平滑処理された２次情報で構成される
平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列を出力するもの
である。

【００３８】この発明に係る追尾装置は、ゲート算出手
段から複数の観測値ベクトルが出力される場合に、出力
された観測値ベクトルについて、相関手段が、追尾目標
であるか、他の追尾目標であるか又は不要信号であるか
の可能性を考慮して仮説を立てるものである。

【００３９】この発明に係る追尾装置は、追尾目標の観
測データを入力し、複数の上記追尾目標の存在や不要信
号の発生により過密状態を検出する過密状態検出手段
と、上記過密状態検出手段が過密状態を検出した場合、
上記追尾目標の観測データを入力し、１サンプリング先
の上記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共分散行
列に基づき、次に観測値ベクトルが得られる領域を設定
し、上記追尾目標の平滑処理された位置情報と、方位と
レンジにより分割されたセルにおいて検出かつ統合され
たセルにより示された上記追尾目標の大きさの平滑処理
された２次情報とを使用して上記領域内の第１の観測値
ベクトルを求めて出力すると共に、上記過密状態検出手
段が過密状態を検出しない場合、上記追尾目標の観測デ
ータを入力し、１サンプリング先の上記追尾目標の予測
値ベクトル及び予測誤差共分散行列に基づき、次に観測
値ベクトルが得られる領域を設定し、上記追尾目標の平
滑処理された位置情報を使用して上記領域内の第２の観
測値ベクトルを求めて出力するゲート算出手段と、上記
過密状態検出手段の検出結果に基づき、上記ゲート算出
手段から出力される第１の観測値ベクトルと第２の観測
値ベクトルを切り替えて出力する追尾フィルタ切替手段
と、上記１サンプリング先の上記追尾目標の予測値ベク
トル及び予測誤差共分散行列、並びに上記追尾フィルタ
切替手段から出力された第１の観測値ベクトルに基づ
き、上記追尾目標の位置、速度等の平滑処理された運動
諸元と平滑処理された上記２次情報で構成される平滑値
ベクトル及び平滑誤差共分散行列を出力する第１の平滑
手段と、上記第１の平滑手段から出力された平滑値ベク
トル及び平滑誤差共分散行列を、単位時間遅延させる第
１の遅延手段と、上記第１の遅延手段により遅延された
平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列に基づき、上記
１サンプリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル及び
予測誤差共分散行列を出力する第１の予測手段と、上記
１サンプリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル及び
予測誤差共分散行列、並びに上記追尾フィルタ切替手段
から出力された第２の観測値ベクトルに基づき、上記追
尾目標の位置、速度等の平滑処理された運動諸元で構成
される平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列を出力す
る第２の平滑手段と、上記第２の平滑手段から出力され
た平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列を、単位時間
遅延させる第２の遅延手段と、上記第２の遅延手段によ
り遅延された平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列に
基づき、上記１サンプリング先の上記追尾目標の予測値
ベクトル及び予測誤差共分散行列を出力する第２の予測
手段とを備えたものである。

【００４０】この発明に係る追尾方法は、追尾目標の観
測データを入力し、１サンプリング先の上記追尾目標の
予測値ベクトル及び予測誤差共分散行列に基づき、次に
観測値ベクトルが得られる領域を設定し、上記追尾目標
の平滑処理された位置情報と、方位とレンジにより分割
されたセルにおいて検出かつ統合されたセルにより示さ
れた上記追尾目標の大きさの平滑処理された２次情報と
を使用して上記領域内の観測値ベクトルを求めて出力す
るステップと、上記１サンプリング先の上記追尾目標の
予測値ベクトル及び予測誤差共分散行列、並びに上記出
力された観測値ベクトルに基づき、上記追尾目標の位
置、速度等の平滑処理された運動諸元と平滑処理された
上記２次情報で構成される平滑値ベクトル及び平滑誤差
共分散行列を出力するステップと、上記出力された平滑
値ベクトル及び平滑誤差共分散行列を、単位時間遅延さ
せるステップと、上記遅延された平滑値ベクトル及び平
滑誤差共分散行列に基づき、上記１サンプリング先の上
記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共分散行列を
出力するステップとを備えたものである。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．この実施の形態では、サンプリング時間
ｔ_k における、位置、速度及び２次情報からなる目標の
状態変数ベクトルをＡ_k 、位置情報と２次情報で構成さ
れる観測値ベクトルをＤ_k とする。この目標の状態変数
ベクトルＡ_k は、北基準直交座標系で表現され、観測値
ベクトルＤ_k は、極座標で得られた観測値ベクトルを北
基準直交座標系に変換したものである。また、２次情報
とは、高分解能レーダで得られる追尾目標の大きさ情
報、反射強度、追尾目標の識別信号等を想定している。

【００４２】ここで、サンプリング時刻ｔ_k における位
置、速度及び２次情報により構成される目標の状態変数
ベクトルＡ_k 、位置情報と２次情報で構成される観測値
ベクトルＤ_k は、次の（２１）式、（２２）式で示され
る。

【００４３】

【数９】

【００４４】ここで、ｘ_k ，ｙ_k ，ｚ_k は目標の位置座
標真値を示し、ｖｘ_k ，ｖｙ_k ，ｖｚ_k は目標の速度真
値を示し、ｓｚ_k は目標の２次情報真値を示している。
また、ｘ_ko，ｙ_ko，ｚ_koはレーダによる目標の観測位置
座標を示し、ｓｚ_koは目標の２次情報観測値を示してい
る。さらに、［ｘ_k ，ｙ_k ，ｚ_k ，ｖｘ_k ，ｖｙ_k ，ｖ
ｚ_k ，ｓｚ_k ］^T 、及び［ｘ_ko，ｙ_ko，ｚ_ko，ｓｚ_ko］
^T は、それぞれ［ｘ_k，ｙ_k ，ｚ_k ，ｖｘ_k ，ｖｙ_k ，
ｖｚ_k ，ｓｚ_k ］、及び［ｘ_ko，ｙ_ko，ｚ_ko，ｓｚ_ko］
の転置行列を示す。

【００４５】また、追尾目標の状態変数ベクトルＡ_k の
時間的な推移を運動モデルとして表すと、次の（２３）
式、（２４）式で示される。

【００４６】

【数１０】

【００４７】ここで、Φ_ｋ−１は１サンプリング前の状
態遷移行列、ｗ_k-1 は１サンプリング前の駆動雑音ベク
トルを示す。また、Ｅ［ｗ_k ］はｗ_k の平均、すなわち
３次元正規分布白色雑音を示し、Ｅ［ｗ_k ｗ_k ^T］はｗ_k
ｗ_k ^Tの平均、すなわち３次元正規分布白色雑音を示し、
Ｑ_k は駆動雑音共分散行列を示す。

【００４８】さらに、位置情報と２次情報で構成される
観測値ベクトルＤ_k を、観測モデルとして表すと、次の
（２５）式、（２６）式で示される。

【００４９】

【数１１】

【００５０】ここで、Ｈ_k は観測行列、ｖ_k は観測雑音
ベクトルを示す。また、Ｅ［ｖ_k ］はｖ_k の平均、すな
わち３次元正規分布白色雑音を示し、Ｅ［ｖ_k ｖ_k ^T］は
ｖ_kｖ_k ^Tの平均、すなわち３次元正規分布白色雑音を示
し、Ｒ_k は観測雑音共分散行列を示す。

【００５１】図１は実施の形態１による追尾装置の構成
を示すブロック図である。図において、１１は、レーダ
が検出した追尾目標の全ての観測データＦを入力し、予
測手段１５で得られた１サンプリング先の追尾目標の予
測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｍ
_k （−）より、次の観測値ベクトルが得られる領域を設
定し、位置情報と２次情報を使用してその領域内の観測
値ベクトルＤ_k を出力するゲート算出手段である。この
実施の形態では、ゲート算出手段１１が２次情報を使用
することにより、１つの観測値ベクトルＤ_k を出力する
場合を想定している。

【００５２】また、図１において、１３は、ゲート算出
手段１１からの観測値ベクトルＤ_kと、予測手段１５で
得られた１サンプリング先の追尾目標の予測値ベクトル
Ａ_k（−）と予測誤差共分散行列Ｍ_k （−）を入力し、
追尾目標の位置、速度等の運動諸元で構成される平滑値
ベクトルＡ_k （＋）と平滑誤差共分散行列Ｍ_k （＋）を
出力する平滑手段であり、１４は、平滑値ベクトルＡ_k
（＋）と平滑誤差共分散行列Ｍ_k （＋）を、次のサンプ
リング時刻と時間合わせをするために、単位時間遅延さ
せて、平滑値ベクトルＡ_k-1 （＋）と平滑誤差共分散行
列Ｍ_k-1 （＋）を出力する遅延手段である。

【００５３】さらに、図１において、１５は、遅延手段
１４からの平滑値ベクトルＡ_k-1 （＋）と平滑誤差共分
散行列Ｍ_k-1 （＋）を入力し、１サンプリング先の追尾
目標の予測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共分散行列
Ｍ_ｋ （−）を、ゲート算出手段１１と平滑手段１３に
出力する予測手段である。

【００５４】図２は方位とレンジにより分割されたセル
に表示された追尾目標を示す図である。図２において、
検出かつ統合されたセル（方位方向の一対のエッジ部分
により指定されるセル群）により追尾目標の大きさを示
し、検出されたが統合されなかったセルが不要信号であ
る。従来の追尾装置に対して、この実施の形態では、ゲ
ート算出手段１１が、観測値ベクトルに、位置情報だけ
ではなく、高分解能レーダで得られる追尾目標の大きさ
情報や反射強度、追尾目標の識別情報等を想定した２次
情報を使用している。そのため、図２に示すように、不
要信号と目標、大型目標と小型目標の分離が容易にな
る。

【００５５】次に動作について説明する。図３は図１に
示す追尾装置の動作を示すフローチャートである。ステ
ップＳＴ１１において、予測手段１５は、遅延手段１４
からの平滑値ベクトルＡ_k-1 （＋）と平滑誤差共分散行
列Ｍ_k-1 （＋）を入力し、１サンプリング先の追尾目標
の予測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｍ_k
（−）を、次の（２７）式、（２８）式により算出し出
力する。

【００５６】

【数１２】

【００５７】ここで、Φ_k-1 は１サンプリング前の状態
遷移行列、Φ_k-1 ^Tは状態遷移行列Φ _k-1 の転置行列、Ｑ
_k-1 は１サンプリング前の駆動雑音共分散行列である。

【００５８】ステップＳＴ１２において、ゲート算出手
段１１は、レーダが検出した追尾目標の全ての観測デー
タＦを入力し、予測手段１５で得られた１サンプリング
先の追尾目標の予測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共
分散行列Ｍ_k （−）により、次の観測値ベクトルが得ら
れる領域を設定し、位置情報と２次情報を使用して、次
の（２９）式〜（３１）式を満足する観測値ベクトルＤ
_k を追尾目標の観測値ベクトルとして出力する。

【００５９】

【数１３】

【００６０】ここで、Ｕ_k （−）は誤差共分散行列、
（Ｄ_k −Ｄ_k （−））^T は、（Ｄ_k −Ｄ_k （−））の転
置行列、ｄは自由度３のχ² 分布より求めた所定のしき
い値である。また、Ｈ_k ^Tは観測行列Ｈ_k の転置行列、Ｒ
_k は観測雑音共分散行列を示す。

【００６１】ステップＳＴ１３において、平滑手段１３
は、ゲート算出手段１１で得た領域内にある観測値ベク
トルＤ_k を入力し、平滑処理の対象とする。この観測値
ベクトルＤ_k は、上記（２２）式に示すように、位置情
報と２次情報より構成されている。

【００６２】ステップＳＴ１４において、平滑手段１３
は、ゲート算出手段１１からの観測値ベクトルＤ_k 、及
び予測手段１５からの１サンプリング先の追尾目標の予
測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｍ
_k （−）に基づき、目標の位置、速度等の運動諸元で構
成される平滑値ベクトルＡ_k （＋）と平滑誤差共分散行
列Ｍ _k （＋）を、次の（３２）式〜（３４）式より算出
し出力する。

【００６３】

【数１４】 ここで、Ｋ_ｋ はカルマンゲイン行列、Ｉは単位行列を
示す。

【００６４】ステップＳＴ１５において、処理が終了し
ていない場合、ステップＳＴ１６において、遅延手段１
４は、平滑手段１３からの平滑値ベクトルＡ_k （＋）と
平滑誤差共分散行列Ｍ_k （＋）を、次のサンプリング時
刻と時間合わせをするために、単位時間遅延させる。そ
して、上記ステップＳＴ１１へ戻り、ステップＳＴ１５
で処理が終了するまで上記処理を繰り返す。

【００６５】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、ゲート算出手段１１が、目標の位置情報だけではな
く、目標の大きさ、反射強度、識別信号等の２次情報を
使用することにより、ゲート算出手段１１から出力され
る内の観測値ベクトル数を削減することができ、不要信
号と目標、大型目標と小型目標の分離を、容易にするこ
とができるという効果が得られる。

【００６６】実施の形態２．図４は実施の形態２による
追尾装置の構成を示すブロック図である。なお、従来に
おける図１２及び実施の形態１における図１と同一の構
成部分には、同一符号を付して説明を省略する。

【００６７】図４において、１６は、追尾目標の全ての
観測データＦを入力し、追尾空間の過密状態に応じて処
理を切り替える追尾処理制御手段である。追尾処理制御
手段１６において、１６１は、追尾目標の全ての観測デ
ータＦを入力し、近接する複数の追尾目標の存在や不要
信号の発生を検出する過密状態検出手段で、１６２は、
過密状態検出手段１６１が、近接する複数の追尾目標の
存在や不要信号の発生を検出した場合には、ゲート算出
手段１１から出力される位置情報と２次情報により構成
される観測値ベクトルＤ_k を平滑手段１３に出力し、過
密状態検出手段１６１が、近接する複数の追尾目標の存
在や不要信号の発生を検出しない場合に、ゲート算出手
段１１から出力される位置情報により構成される観測値
ベクトルＣ_k を平滑手段５３に出力する追尾フィルタ切
替手段である。

【００６８】ゲート算出手段１１、平滑手段５３、遅延
手段５４、予測手段５５から構成される部分は、従来の
図１２から相関手段５２を除いたもので、ゲート算出手
段１１が１つの観測値ベクトルＣ_k を出力するものとす
る。また、ゲート算出手段１１、平滑手段１３、遅延手
段１４、予測手段１５から構成される部分は、実施の形
態１における図１の構成と同じである。このように、こ
の実施の形態２は、従来の構成と実施の形態１の構成と
を組み合わせたものである。

【００６９】次に動作について説明する。図５は図４の
追尾装置の動作を示すフローチャートである。例えば追
尾フィルタ切替手段１６２が、ゲート算出手段１１と平
滑手段５３を接続しているものとする。ステップＳＴ２
１において、過密状態検出手段１６１は、追尾目標の全
ての観測データＦを入力し、追尾空間が過密状態である
かを検出する。すなわち、近接する複数の追尾目標の存
在や不要信号の発生があるかないかを検出する。そして
その検出結果を、ゲート算出手段１１及び追尾フィルタ
切替手段１６２に通知する。

【００７０】上記ステップＳＴ２１で、過密状態検出手
段１６１が過密状態でないと判定した場合、ステップＳ
Ｔ２２ａにおいて、ゲート算出手段１１は、追尾目標の
観測データを入力し、１サンプリング先の追尾目標の予
測値ベクトルＢ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｐ
_k （−）に基づき、次に観測値ベクトルが得られる領域
を設定し、位置情報を使用して設定された領域内の１つ
の観測値ベクトルＣ_k を出力すると共に、追尾フィルタ
切替手段１６２は、過密状態検出手段１６１の検出結果
に基づき、ゲート算出手段１１から出力された１つの観
測値ベクトルＣ_k を平滑手段５３に入力させる。

【００７１】その後のステップＳＴ２３ａ，ＳＴ２４
ａ，ＳＴ２５ａ，ＳＴ２６ａの処理は、従来の図１３に
おけるステップＳＴ６５，ＳＴ６６，ＳＴ６７，ＳＴ６
１の処理とそれぞれ同じである。

【００７２】上記ステップＳＴ２１で、過密状態検出手
段１６１が過密状態を検出した場合には、すなわち、近
接する複数の追尾目標の存在や不要信号の発生を検出し
た場合には、ステップＳＴ２２ｂにおいて、ゲート算出
手段１１は、追尾目標の観測データを入力し、１サンプ
リング先の追尾目標の予測値ベクトルＡ_k （−）と予測
誤差共分散行列Ｍ_k （−）に基づき、次に観測値ベクト
ルが得られる領域を設定し、位置情報と２次情報を使用
して設定された領域内の１つの観測値ベクトルＤ_k を出
力すると共に、追尾フィルタ切替手段１６２は、過密状
態検出手段１６１の検出結果に基づいて、ゲート算出手
段１１から出力された１つの観測値ベクトルＤ_k を平滑
手段１３に入力させる。

【００７３】その後のステップＳＴ２３ｂ，ＳＴ２４
ｂ，ＳＴ２５ｂ，ＳＴ２６ｂの処理は、実施の形態１の
図３におけるステップＳＴ１４，ＳＴ１５，ＳＴ１６，
ＳＴ１１の処理とそれぞれ同じである。

【００７４】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、追尾空間の過密状態に応じて処理を切り替える追尾
処理制御手段を備えることにより、追尾空間が多目標環
境や不要信号環境となった場合は、位置情報と２次情報
を使用する処理を行い、追尾空間が多目標環境や不要信
号環境でない場合は、位置情報のみで処理を行うことに
より、処理時間を短縮するので、全体的な処理の計算負
荷を減らすことができるという効果が得られる。

【００７５】実施の形態３．図６は実施の形態３による
追尾装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の
形態１の図１と同一の構成部分には、同一符号を付して
説明を省略する。

【００７６】図６において、１２は、ゲート算出手段１
１から出力される追尾ゲート内の観測値ベクトルが複数
のＤ_k,j （ｊ＝１，２，…ｍ_k ）である場合に、予測手
段１５から出力された１サンプリング先の追尾目標の予
測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｍ
_k （−）に最も近い観測値ベクトルＤ_k を、追尾目標か
らの観測値ベクトルとみなす相関手段であり、この観測
値ベクトルＤ_k が平滑手段１３へ出力される。このよう
に、この実施の形態３では、追尾ゲート内に観測値ベク
トルが複数得られた場合を想定している。

【００７７】ここで、サンプリング時刻ｔ_k における位
置、速度及び２次情報により構成される追尾目標の状態
変数ベクトルＡ_k 、位置情報と２次情報により構成され
る観測値ベクトルＤ_k は、実施の形態１の（２１）式、
（２２）式で示されるものと同じであり、追尾目標の状
態変数ベクトルＡ_k の時間的な推移を運動モデルとして
表したもの、及び観測値ベクトルＤ_k を観測モデルとし
て表したものは、実施の形態１の（２３）式〜（２６）
式で示されるものと同じである。

【００７８】次に動作について説明する。図７は実施の
形態３による追尾装置の動作を示すフローチャートであ
り、ステップＳＴ３１は、実施の形態１における図３の
ステップＳＴ１１と同じ処理である。ステップＳＴ３２
において、ゲート算出手段１１は、レーダが検出した追
尾目標の全ての観測データＦを入力し、予測手段１５で
得られた１サンプリング先追尾目標の予測値ベクトルＡ
_k （−）と予測誤差共分散行列Ｍ_k （−）により、次に
観測値ベクトルが得られる領域を設定し、位置情報と２
次情報を使用して、次の（３５）式〜（３７）式を満足
する観測値ベクトルＤ_k,j （ｊ＝１，２，…，ｍ_k ）を
追尾目標の観測値ベクトルとして出力する。

【００７９】

【数１５】

【００８０】ここで、Ｕ_k （−）は誤差共分散行列、
（Ｄ_k,j −Ｄ_ｋ （−））^T は、（Ｄ _k,j −Ｄ
_k （−））の転置行列、ｄは自由度３のχ² 分布より求
めた所定のしきい値である。また、Ｈ_k ^Tは観測行列Ｈ_k
の転置行列、Ｒ_k は観測雑音共分散行列である。

【００８１】ステップＳＴ３３において、相関手段１２
はゲート算出手段１１からの複数の観測値ベクトルＤ
_k,j を入力し、相関処理の対象とする。この複数の観測
値ベクトルＤ_k,j は、上記（２２）式に示すように、位
置情報と２次情報により構成されている。

【００８２】ステップＳＴ３４において、相関手段５
は、上記（３５）式を満足する観測値ベクトルＤ_k,j の
うち、予測手段１５で得られた１サンプリング先の追尾
目標の予測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共分散行列
Ｍ_k （−）に最も近い観測値ベクトルを追尾目標からの
観測値ベクトルＤ_k とみなす。すなわち、上記（３５）
式を満足する観測値ベクトルＤ_k,j のうち、上記（３
５）式の左辺が最も小さくなる観測値ベクトルを追尾目
標からの観測値ベクトルＤ_k として出力する。

【００８３】ステップＳＴ３５以降の処理は、実施の形
態１における図３のステップＳＴ１４以降の処理と同じ
である。

【００８４】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、追尾ゲート内の観測値ベクトルが複数の場合に、相
関手段１２が、予測手段１５からの１サンプリング先の
追尾目標の予測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共分散
行列Ｍ_k （−）に最も近い観測値ベクトルを求めて、追
尾目標からの観測値ベクトルとみなすことにより、相関
に２次情報を使用して、誤相関を減らすことができると
いう効果が得られる。

【００８５】実施の形態４．図８は実施の形態４による
追尾装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の
形態３における図６と同一の構成部分には、同一符号を
付して説明を省略する。ここで、サンプリング時刻ｔ_k
における位置、速度及び２次情報により構成される目標
の状態変数ベクトルのＡ_K 、位置情報と２次情報により
構成される観測値ベクトルのＤ_k は、実施の形態１の
（２１）式、（２２）式で示されるものと同じであり、
追尾目標の状態変数ベクトルＡ_k の時間的な推移を運動
モデルとして表したもの、及び観測値ベクトルＤ_k を、
観測モデルとして表したものは、実施の形態１の（２
３）式〜（２６）式で示されるものと同じである。

【００８６】図８において、２２は、ゲート算出手段１
１からの観測値ベクトルが複数の場合に、すべての観測
値ベクトルＤ_k,j について、既追尾目標か不要信号であ
るかの可能性を考慮して仮説を立て、予測手段１５で得
られた１サンプリング先の追尾目標の予測値ベクトルＡ
_k （−）と予測誤差共分散行列Ｍ_k （−）により、その
仮説の信頼度に関するデータを求め、観測値ベクトルＤ
_k,j と仮説の信頼度に関するデータを出力する相関手段
である。

【００８７】また、図８において、２３は、予測手段１
５で得られた１サンプリング先の追尾目標の予測値ベク
トルＡ_k （−）と予測誤差共分散行列Ｍ_k （−）と、相
関手段２２からの観測値ベクトルＤ_k,j と仮説の信頼度
に関するデータを入力し、追尾目標の位置、速度等の運
動諸元で構成される平滑値ベクトルＡ_k （＋）と平滑誤
差共分散行列Ｍ_k （＋）を出力する平滑手段である。

【００８８】次に動作について説明する。図９は図８の
追尾装置の動作を示すフローチャートであり、ステップ
ＳＴ４１〜ＳＴ４３までの処理は、実施の形態３におけ
る図７のステップＳＴ３１〜ＳＴ３３までの処理と同じ
である。

【００８９】ステップＳＴ４４において、相関手段２２
は、ゲート算出手段１１から出力された観測値ベクトル
Ｄ_k,j 全てについて、例えば、次のように仮説を立て
る。 仮説０；全て不要信号である。 仮説１；Ｄ_k,1 が追尾目標からの信号である。 仮説２；Ｄ_k,2 が追尾目標からの信号である。

【００９０】また、ステップＳＴ４４において、相関手
段２２は、予測手段１５で得られた１サンプリング先の
追尾目標の予測値ベクトルＡ_k （−）と予測誤差共分散
行列Ｍ_k （−）により、立てた仮説に対する信頼度β
_k,j 、不要信号が探知されたときの確率γ_k,0 、追尾目
標が探知されたときの確率γ_k,j （ｊ≠０）を、次の
（３８）式〜（４０）式より算出する。

【００９１】

【数１６】

【００９２】ここで、ｇ（Ｄ_k,j ；Ｄ_k （−），Ｕ
_k （−））は、平均Ｄ_k （−）、誤差共分散行列Ｕ
_k （−）の３変量正規分布のＤ_k,j における確率密度関
数であり、Ｐ _D はレーダの探知確率、Ｐ_G は追尾目標が
ゲート内に存在する確率、Ｐ_E は不要信号の発生頻度を
示す。

【００９３】さらに、ステップＳＴ４４において、相関
手段２２は、次の（４１）式、（４２）式により、算出
した信頼度β_k,j を用いて、観測値ベクトルＤ_k,j と予
測手段１５の出力である予測値ベクトルＡ_k （−）との
誤差信号ν_k,j と、誤差信号ν_k,j を重み付けした重み
付け誤差信号ν_k を得る。

【００９４】

【数１７】

【００９５】このように、ステップＳＴ４４において、
相関手段２２は、どの観測値ベクトルＤ_k,j が既追尾目
標よりの観測値ベクトルであるかについて仮説を立て、
それらの信頼度β_k,j を算出し、観測値ベクトルＤ_k,j
と予測手段１５の出力である予測値ベクトルＡ_k （−）
との誤差信号ν_k,j と重み付け誤差信号ν_k を算出し、
重み付け誤差信号ν_k 、誤差信号ν_k,j 、仮説の信頼度
β_k,j による仮説の信頼度に関するデータ及び観測値ベ
クトルＤ_k,j を平滑手段２３へ出力する。

【００９６】ステップＳＴ４５において、平滑手段２３
は、相関手段２２からの観測値ベクトルＤ_k,j 及び仮説
の信頼度に関するデータ、並びに予測手段１５からの１
サンプリング先の追尾目標の予測値ベクトルＡ_k （−）
及び予測誤差共分散行列Ｍ_k（−）を入力し、目標の位
置、速度等の運動諸元で構成される平滑値ベクトルＡ _k
（＋）と平滑誤差共分散行列Ｍ_k （＋）を、次の（４
３）式〜（４６）式により算出して出力する。

【００９７】

【数１８】

【００９８】ここで、ν_k,j ^T，ν_k ^T，Ｋ_k ^Tは、それぞれ
誤差信号ν_k,j 、重み付け誤差信号ν_k 、カルマンゲイ
ン行列Ｋ_k の転置行列を示し、Ｍ_2k（＋）は平滑誤差共
分散行列、Ｉは単位行列を示す。

【００９９】ステップＳＴ４６において、処理が終了し
ていない場合、ステップＳＴ４７において、遅延手段１
４は、次のサンプリング時刻と時間合わせをするため
に、平滑手段２３からの平滑値ベクトルＡ_k （＋）と平
滑誤差共分散行列Ｍ_k （＋）を、単位時間遅延させる。
そして、上記ステップＳＴ４１へ戻り、ステップＳＴ４
６で処理が終了するまで上記処理を繰り返す。

【０１００】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、追尾ゲート内の観測値ベクトルが複数の場合に、相
関手段２２が、全ての観測値ベクトルについて既追尾目
標か不要信号であるかの仮説を立て、その仮説の信頼度
に関するデータを算出することにより、不要信号環境下
の追尾における相関に２次情報を使用し、誤相関を減ら
すことができるという効果が得られる。

【０１０１】実施の形態５．この実施の形態では、サン
プリング時間ｔ_k における、位置、速度及び２次情報に
より構成される目標ｔ（ｔ＝１，２，…，Ｔ_k ）の状態
変数ベクトルをＡ_k ^t、位置情報と２次情報により構成さ
れる観測値ベクトルをＤ_k ^tとする。

【０１０２】そして、目標ｔの状態変数ベクトルＡ_k ^tと
観測値ベクトルＤ_k ^tは、次の（４７）式、（４８）式で
示される。

【０１０３】

【数１９】

【０１０４】ここで、ｘ_k ^t，ｙ_k ^t，ｚ_k ^tは目標ｔの位置
座標真値、ｖｘ_k ^t，ｖｙ_k ^t，ｖｚ_k ^tは目標ｔの速度真
値、ｓｚ_k ^tは目標ｔの２次情報真値を示している。ま
た、ｘ_ko ^t ，ｙ_ko ^t ，ｚ_ko ^t はレーダによる目標ｔの観
測位置座標を示し、ｓｚ_ko ^t は目標ｔの２次情報観測値
を示している。さらに、［ｘ_k ^t，ｙ_k ^t，ｚ_k ^t，ｖｘ_k ^t，
ｖｙ_k ^t，ｖｚ_k ^t，ｓｚ_k ^t］^T 、及び［ｘ_ko ^t ，ｙ_ko ^t ，
ｚ_ko ^t ，ｓｚ_ko ^t ］^T は、それぞれ［ｘ_k ^t，ｙ_k ^t，
ｚ_k ^t，ｖｘ_k ^t，ｖｙ_k ^t，ｖｚ_k ^t，ｓｚ_k ^t］、及び［ｘ_ko
^t ，ｙ_ko ^t ，ｚ_ko ^t ，ｓｚ_ko ^t ］の転置行列を示す。

【０１０５】また、追尾目標ｔの状態変数ベクトルＡ_k ^t
の時間的な推移を運動モデルとして表すと、次の（４
９）式、（５０）式で示される。

【０１０６】

【数２０】

【０１０７】ここで、Φ_k-1 ^tは目標ｔの１サンプリング
前の状態遷移行列、ｗ_k-1 ^tは目標ｔの１サンプリング前
の駆動雑音ベクトルを示す。また、Ｅ［ｗ_k ^t］はｗ_k ^tの
平均、すなわち３次元正規分布白色雑音を示し、Ｅ［ｗ
_k ^tｗ_k ^tT ］はｗ_k ^tｗ_k ^tT の平均、すなわち３次元正規分
布白色雑音を示し、Ｑ_k ^tは目標ｔの駆動雑音共分散行列
を示す。

【０１０８】さらに、位置情報と２次情報により構成さ
れる観測値ベクトルＤ_k ^tを、観測モデルとして表すと、
次の（５１）式、（５２）式で示される。

【０１０９】

【数２１】

【０１１０】ここで、Ｈ_k は観測行列、ｖ_k は観測雑音
ベクトルを示す。また、Ｅ［ｖ_k ］はｖ_k の平均、すな
わち３次元正規分布白色雑音を示し、Ｅ［ｖ_k ｖ_k ^T］は
ｖ_kｖ_k ^Tの平均、すなわち３次元正規分布白色雑音を示
し、Ｒ_k は観測雑音共分散行列を示す。

【０１１１】図１０はこの発明の実施の形態５による追
尾装置の構成を示すブロック図である。図において、３
１は、複数の目標が存在する多目標環境において、レー
ダが検出した追尾目標ｔの全ての観測データＦを入力
し、予測手段３５で得られた１サンプリング先の追尾目
標の予測値ベクトルＡ_k ^t（−）と予測誤差共分散行列Ｍ
_k ^t（−）より、次の観測値ベクトルが得られる領域を設
定し、位置情報と２次情報を使用して、その領域内の複
数の観測値ベクトルＤ_k,j を出力するゲート算出手段で
ある。

【０１１２】また、図１０において、３２は、複数の追
尾目標ｔが存在する多目標環境において、予測手段３５
で得られた１サンプリング先の追尾目標ｔの予測値ベク
トルＡ_k ^t（−）と予測誤差共分散行列Ｍ_k ^t（−）より、
どの観測値ベクトルが既追尾目標ｔ（ｔ＝１，２，…，
Ｔ_k ）からの信号であるか、あるいは不要信号であるか
の相関処理を行う相関手段である。この相関に２次情報
を利用する。

【０１１３】相関手段３２は、複数の観測値ベクトルＤ
_k,j （ｊ＝１，２，…，ｍ_k ）のどれが追尾目標ｔから
の観測値ベクトルであるかについての仮説を立てる。こ
のとき仮説の全体を行列Ｗ^k ＝［ｗ^k _jt ］で表す。ｊは
観測値ベクトルを（ｊ＝１，２，…，ｍ_k ）、ｔは追尾
目標を（ｔ＝０，１，…，Ｔ_k ）表し、Ｔ_k は総目標数
を表す。

【０１１４】そして相関手段３２は、仮説の全体Ｗ^k か
ら部分仮説Ｗ^k,i ＝［ｗ^ki _jt］（ｉ＝１，２，…，
Ｉ_k ，ｊ＝１，２，…，ｍ_k ，ｔ＝０，１，…，Ｔ_k ）
を出力する。ここで、ｉは仮説の数、Ｉ_k は仮説の総数
である。このとき次の制約条件を設定する。１．各追尾
目標には高々１つの観測値ベクトルＤ_k,j が対応する。
２．各観測値ベクトルには１つの目標のみが対応する。
この結果、Ｉ_k 個の相関に関する仮説が得られる。

【０１１５】また、相関手段３２は、予測手段３５から
の１サンプリング先の追尾目標ｔの予測値ベクトルＡ_k ^t
（−）、予測誤差共分散行列Ｍ_k ^t（−）を入力し、相関
に関する仮説Ｗ^k,i に対し、既追尾目標ｔと観測値ベク
トルＤ_k,j の相関に関する仮説の信頼度β_k,j ^t，β_k,0 ^t
を算出する。そして、ゲート内の観測値ベクトルＤ_{k, j}
とゲート中心の誤差信号ν_k,j ^tを求め、求めた誤差信号
ν_k,j ^tをβ_k,j ^tにより重み付け統合することで重み付け
誤差信号ν_k ^tを得る。相関手段３２は、重み付け誤差信
号ν_k ^t、誤差信号ν_k,j ^t、仮説の信頼度β_k,j ^t，β_k,0 ^t
による仮説の信頼度に関するデータ及び観測値ベクトル
Ｄ_k,j を、平滑手段３３に出力する。

【０１１６】さらに、図１０において、３３は平滑手段
であり、相関手段３２からの重み付け誤差信号ν_k ^t、誤
差信号ν_k,j ^t、仮説の信頼度β_k,j ^t，β_k,0 ^tによる仮説
の信頼度に関するデータ及び観測値ベクトルＤ_k,j 、並
びに予測手段３５からの１サンプリング先の追尾目標ｔ
の予測値ベクトルＡ_k ^t（−）及び予測誤差共分散行列Ｍ
_k ^t（−）を入力し、追尾目標ｔ（ｔ＝１，２，…，
Ｔ_k ）の平滑値ベクトルＡ _k ^t（＋），平滑誤差共分散行
列Ｍ_k ^t（＋）を出力する。

【０１１７】さらに、図１０において、３４は、平滑値
ベクトルＡ_k ^t（＋）と平滑誤差共分散行列Ｍ_k ^t（＋）
を、次のサンプリング時刻と時間合わせをするために、
単位時間遅延させて、追尾目標ｔの平滑値ベクトルＡ
_k-1 ^t（＋）と平滑誤差共分散行列Ｍ_k-1 ^t（＋）を出力す
る遅延手段である。

【０１１８】さらに、図１０において、３５は、遅延手
段３４からの追尾目標ｔの平滑値ベクトルＡ_k-1 ^t（＋）
と平滑誤差共分散行列Ｍ_k-1 ^t（＋）を入力し、１サンプ
リング先の追尾目標ｔの予測値ベクトルＡ_k ^t（−）と予
測誤差共分散行列Ｍ_k ^t（−）を、ゲート算出手段３１、
相関手段３２、平滑手段３３に出力する予測手段であ
る。

【０１１９】次に動作について説明する。図１１は図１
０の追尾装置の動作を示すフローチャートである。ステ
ップＳＴ５１において、予測手段３５は、遅延手段３４
からの追尾目標ｔの平滑値ベクトルＡ_k-1 ^t（＋）と平滑
誤差共分散行列Ｍ_k-1 ^t（＋）を入力し、１サンプリング
先の追尾目標ｔの予測値ベクトルＡ_k ^t（−）と予測誤差
共分散行列Ｍ_k ^t（−）を、次の（５３）式、（５４）式
により算出し出力する。

【０１２０】

【数２２】

【０１２１】ここで、Φ_k-1 ^tは目標ｔの１サンプリング
前の状態遷移行列、Φ_k-1 ^tT はΦ_{k- 1} ^tの転置行列、Ｑ
_k-1 ^tは１サンプリング前の駆動雑音共分散行列である。

【０１２２】ステップＳＴ５２において、ゲート算出手
段３１は、レーダが検出した追尾目標ｔの全ての観測デ
ータＦを入力し、予測手段３５で得られた１サンプリン
グ先の追尾目標ｔの予測値ベクトルＡ_k ^t（−）と予測誤
差共分散行列Ｍ_k ^t（−）により、次の観測値ベクトルが
得られる領域を設定し、位置情報と２次情報を使用して
次の（５５）式〜（５７）式を満足する複数の観測値ベ
クトルＤ_k,j を、追尾目標ｔの観測値ベクトルとし出力
する。

【０１２３】

【数２３】

【０１２４】ここで、Ｕ_k ^t（−）は誤差共分散行列、
（Ｄ_k,j −Ｄ_k ^t（−））^T は、（Ｄ_{k, j} −Ｄ_k ^t（−））
の転置行列、ｄは自由度３のχ² 分布より求めた所定の
しきい値である。また、Ｈ_k ^Tは観測行列Ｈ_k の転置行
列、Ｒ_k は観測雑音共分散行列を示す。

【０１２５】ステップＳＴ５３において、相関手段３２
は、ゲート算出手段３１から出力された複数の観測値ベ
クトルＤ_k,j を入力し、相関処理の対象とする。この複
数の観測値ベクトルＤ_k,j は、上記（４８）式に示すよ
うに、位置情報と２次情報により構成されている。

【０１２６】ステップＳＴ５４において、相関手段３２
は、ゲート算出手段３１から出力された複数の観測値ベ
クトルＤ_k,j のうち、どれが既追尾目標ｔからの信号で
あるかについて仮説を立てる。この結果、仮説全体の行
列Ｗ^k 及びＩ_k 個の仮説行列Ｗ^k,i を次の（５８）式〜
（７１）式のようにして算出する。

【０１２７】まず、相関手段３２は、相関に関する仮説
の全体を次の（５８）式のように行列表示する。

【０１２８】

【数２４】

【０１２９】ここで、ｔが追尾目標であり、１≦ｔ≦Ｔ
_k の場合、観測値ベクトルＤ_k,j が追尾目標ｔのゲート
内に存在するとき、次の（５９）式になる。

【０１３０】

【数２５】

【０１３１】また、観測値ベクトルＤ_k,j が追尾目標ｔ
のゲート内に存在しないとき、次の（６０）式になる。

【数２６】

【０１３２】さらに、ｔが不要信号であり、ｔ＝０の場
合、次の（６１）式になる。

【数２７】

【０１３３】次に、仮説の全体から作られる各仮説Ω
^k,i （ｉ＝１，２，…，Ｉ_k ）を、次の（６２）式のよ
うに行列表示する。ここで、ｉは仮説の数であり、Ｉ_k
は仮説の総数である。

【０１３４】

【数２８】

【０１３５】ここで、Ω^k,i _jt が発生するとき、次の
（６３）式になる。

【数２９】

【０１３６】また、Ω^k,i _jt が発生しないとき、次の
（６４）式になる。

【数３０】

【０１３７】このようにして得られた各仮説Ω^k,i に対
し、追尾目標の識別を次の（６５）式のように定義す
る。

【数３１】

【０１３８】ここで、δ_t （Ω^k,i ）は仮説Ω^k,i にお
いて、追尾目標ｔが探知されたかを示す。すなわち、仮
説Ω^k,i において追尾目標ｔが探知されていれば、次の
（６６）式になる。

【０１３９】

【数３２】

【０１４０】また、仮説Ω^k,i において追尾目標ｔが探
知されていなければ、次の（６７）式になる。

【数３３】

【０１４１】同様にして、観測値ベクトルＤ_k,j の識別
を（６８）式のように定義する。

【数３４】

【０１４２】ここで、τ_j （Ω^k,i ）は、仮説Ω^k,i に
おいて、観測値ベクトルが追尾目標からの信号か不要信
号かの識別結果を示す。すなわち、仮説Ω^k,i におい
て、観測値ベクトルＤ_k,j がクラスタを構成している追
尾目標からの観測値ベクトルのとき、次の（６９）式に
なる。

【０１４３】

【数３５】

【０１４４】また、仮説Ω^k,i において、観測値ベクト
ルＤ_k,j が不要信号からの観測値ベクトルのとき、次の
（７０）式になる。

【数３６】

【０１４５】また、仮説Ω^k,i において、不要信号から
の観測値ベクトルの総数Ψ（Ω^k,i）は次の（７１）式
により得られる。

【数３７】

【０１４６】また、ステップＳＴ５４において、相関手
段３２は、このようにして得た相関に関する仮説Ｗ^k,i
に対して、予測手段３５からの１サンプリング先の追尾
目標ｔの予測値ベクトルＡ_k ^t（−）、予測誤差共分散行
列Ｍ_k ^t（−）を入力して、既追尾目標ｔと観測値ベクト
ルＤ_k,j の相関に関する仮説の信頼度β_k,j ^t、不要信号
の相関に関する仮説の信頼度β_k,0 ^tを、次の（７２）式
から（７５）式により計算する。

【０１４７】

【数３８】

【０１４８】ここで、γ_k,i は観測値ベクトルＤ_k,j が
探知されたときの確率を示し、ｇ（Ｄ_k,j ；Ｄ
_k ^t（−），Ｕ_k ^t（−））は、平均Ｄ_k ^t（−）、共分散行
列Ｕ_k ^t（−）の３変量正規分布のＤ_k,j における確率密
度関数である。また、Ｐ_D は目標の探知確率、Ｐ_G は追
尾目標がゲート内に存在する確率、Ｐ_E は不要信号の発
生頻度を示す。

【０１４９】さらに、ステップＳＴ５４において、相関
手段３２は、次の（７６）式、（７７）式を用いて、ゲ
ート内の観測値ベクトルＤ_k,j とゲート中心の誤差信号
ν_{k, j} ^tと、誤差信号ν_k,j ^tとを重み付けした重み付け誤
差信号ν_k ^tを求める。

【０１５０】

【数３９】

【０１５１】相関手段３２は、以上のようにして求めた
重み付け誤差信号ν_k ^t、誤差信号ν _k,j ^t、目標ｔの相関
に関する仮説の信頼度β_k,j ^t、不要信号の相関に関する
仮説の信頼度β_k,0 ^tによる仮説の信頼度に関するデータ
を、観測値ベクトルＤ_k,j と共に出力する。

【０１５２】図１１のステップＳＴ５５において、平滑
手段３３は、相関手段３２からの重み付け誤差信号
ν_k ^t、誤差信号ν_k,j ^t、目標ｔの相関に関する仮説の信
頼度β_{k, j} ^t、不要信号の相関に関する仮説の信頼度β
_k,0 ^tによる仮説の信頼度に関するデータ及び観測値ベク
トルＤ_k,j 、並びに予測手段３５からの１サンプリング
先の追尾目標ｔの予測値ベクトルＡ_k ^t（−）及び予測誤
差共分散行列Ｍ_k ^t（−）を入力し、追尾目標ｔの位置、
速度等の運動諸元で構成される平滑値ベクトルＡ
_k ^t（＋）と平滑誤差共分散行列Ｍ_k ^t（＋）を、次の（７
８）式〜（８１）式により求めて出力する。

【０１５３】

【数４０】

【０１５４】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、ゲート算出手段から複数の観測値ベクトルが出力さ
れる場合に、相関手段が、出力された観測値ベクトルに
ついて、追尾目標であるか、他の追尾目標であるか又は
不要信号であるかの可能性を考慮して仮説を立て、その
仮説の信頼度に関するデータを求めることにより、相関
に２次情報を使用して、誤相関を減らすことができると
いう効果が得られる。

【０１５５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ゲー
ト算出手段が、追尾目標の平滑処理された位置情報と追
尾目標の大きさの平滑処理された２次情報を使用して、
観測値ベクトルを求めることにより、ゲート内の観測値
ベクトル数を削減することができ、不要信号と目標、大
型目標と小型目標の分離を、容易にすることができると
いう効果がある。

【０１５６】この発明によれば、ゲート算出手段から複
数の観測値ベクトルが出力される場合に、相関手段が、
予測手段から出力された１サンプリング先の追尾目標の
予測値ベクトル及び予測誤差共分散行列に、最も近い観
測値ベクトルを求めることにより、相関に２次情報を使
用して、誤相関を減らすことができるという効果があ
る。

【０１５７】この発明によれば、ゲート算出手段から複
数の観測値ベクトルが出力される場合に、相関手段が、
出力された観測値ベクトルについて、追尾目標であるか
又は不要信号であるかの可能性を考慮して仮説を立て、
その仮説の信頼度に関するデータを求めることにより、
相関に２次情報を使用して、誤相関を減らすことができ
るという効果がある。

【０１５８】この発明によれば、ゲート算出手段から複
数の観測値ベクトルが出力される場合に、相関手段が、
出力された観測値ベクトルについて、追尾目標である
か、他の追尾目標であるか又は不要信号であるかの可能
性を考慮して仮説を立て、その仮説の信頼度に関するデ
ータを求めることにより、相関に２次情報を使用して、
誤相関を減らすことができるという効果がある。

【０１５９】この発明によれば、過密状態の場合に、ゲ
ート算出手段が、追尾目標の平滑処理された位置情報と
追尾目標の大きさの平滑処理された２次情報を使用し
て、観測値ベクトルを求め、過密状態でない場合に、ゲ
ート算出手段が、追尾目標の平滑処理された位置情報を
使用して、観測値ベクトルを求めることにより、計算負
荷を軽減することができるという効果がある。

【０１６０】この発明によれば、追尾目標の平滑処理さ
れた位置情報と追尾目標の大きさの平滑処理された２次
情報を使用して、観測値ベクトルを求めることにより、
ゲート内の観測値ベクトル数を削減することができ、不
要信号と目標、大型目標と小型目標の分離を、容易にす
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による追尾装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による方位とレンジ
により分割されたセルに表示された追尾目標を示す図で
ある。

【図３】 この発明の実施の形態１による追尾装置の動
作を示すフローチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態２による追尾装置の構
成を示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による追尾装置の動
作を示すフローチャートである。

【図６】 この発明の実施の形態３による追尾装置の構
成を示すブロック図である。

【図７】 この発明の実施の形態３による追尾装置の動
作を示すフローチャートである。

【図８】 この発明の実施の形態４による追尾装置の構
成を示すブロック図である。

【図９】 この発明の実施の形態４による追尾装置の動
作を示すフローチャートである。

【図１０】 この発明の実施の形態５による追尾装置の
構成を示すブロック図である。

【図１１】 この発明の実施の形態５による追尾装置の
動作を示すフローチャートである。

【図１２】 従来の追尾装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１３】 従来の追尾装置の動作を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１１，３１ ゲート算出手段、１２，２２，３２ 相関
手段、１３，２３，３３ 平滑手段、１４，３４ 遅延
手段、１５，３５ 予測手段、１６１ 過密状態検出手
段、１６２ 追尾フィルタ切替手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−288840（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−113293（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−297176（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−55929（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 (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 追尾目標の観測データを入力し、１サン
   プリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤
   差共分散行列に基づき、次の観測値ベクトルが得られる
   領域を設定し、上記追尾目標の平滑処理された位置情報
   と、方位とレンジにより分割されたセルにおいて検出か
   つ統合されたセルにより示された上記追尾目標の大きさ
   の平滑処理された２次情報とを使用して上記領域内の観
   測値ベクトルを求めて出力するゲート算出手段と、 上記１サンプリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル
   及び予測誤差共分散行列、並びに上記ゲート算出手段か
   ら出力された観測値ベクトルに基づき、上記追尾目標の
   位置、速度等の平滑処理された運動諸元と平滑処理され
   た上記２次情報で構成される平滑値ベクトル及び平滑誤
   差共分散行列を出力する平滑手段と、 上記平滑手段から出力された平滑値ベクトル及び平滑誤
   差共分散行列を、単位時間遅延させる遅延手段と、 上記遅延手段により遅延された平滑値ベクトル及び平滑
   誤差共分散行列に基づき、上記１サンプリング先の上記
   追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共分散行列を出
   力する予測手段とを備えたことを特徴とする追尾装置。
2. 【請求項２】 ゲート算出手段から複数の観測値ベクト
   ルが出力される場合に、予測手段から出力された１サン
   プリング先の追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共
   分散行列に最も近い観測値ベクトルを求めて平滑手段に
   出力する相関手段を備えたことを特徴とする請求項１記
   載の追尾装置。
3. 【請求項３】 ゲート算出手段から複数の観測値ベクト
   ルが出力される場合に、出力された観測値ベクトルにつ
   いて、追尾目標であるか又は不要信号であるかの可能性
   を考慮して仮説を立て、予測手段から出力された１サン
   プリング先の追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共
   分散行列に基づき、上記仮説の信頼度に関するデータを
   求め、上記複数の観測値ベクトル及び上記仮説の信頼度
   に関するデータを出力する相関手段を備え、 平滑手段が、予測手段から出力された１サンプリング先
   の追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共分散行列、
   並びに上記相関手段から出力された上記複数の観測値ベ
   クトル及び上記仮説の信頼度に関するデータに基づき、
   上記追尾目標の位置、速度等の平滑処理された運動諸元
   と平滑処理された２次情報で構成される平滑値ベクトル
   及び平滑誤差共分散行列を出力することを特徴とする請
   求項１記載の追尾装置。
4. 【請求項４】 ゲート算出手段から複数の観測値ベクト
   ルが出力される場合に、出力された観測値ベクトルにつ
   いて、相関手段が、追尾目標であるか、他の追尾目標で
   あるか又は不要信号であるかの可能性を考慮して仮説を
   立てることを特徴とする請求項３記載の追尾装置。
5. 【請求項５】 追尾目標の観測データを入力し、複数の
   上記追尾目標の存在や不要信号の発生により過密状態を
   検出する過密状態検出手段と、 上記過密状態検出手段が過密状態を検出した場合、上記
   追尾目標の観測データを入力し、１サンプリング先の上
   記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共分散行列に
   基づき、次に観測値ベクトルが得られる領域を設定し、
   上記追尾目標の平滑処理された位置情報と、方位とレン
   ジにより分割されたセルにおいて検出かつ統合されたセ
   ルにより示された上記追尾目標の大きさの平滑処理され
   た２次情報とを使用して上記領域内の第１の観測値ベク
   トルを求めて出力すると共に、上記過密状態検出手段が
   過密状態を検出しない場合、上記追尾目標の観測データ
   を入力し、１サンプリング先の上記追尾目標の予測値ベ
   クトル及び予測誤差共分散行列に基づき、次に観測値ベ
   クトルが得られる領域を設定し、上記追尾目標の平滑処
   理された位置情報を使用して上記領域内の第２の観測値
   ベクトルを求めて出力するゲート算出手段と、 上記過密状態検出手段の検出結果に基づき、上記ゲート
   算出手段から出力される第１の観測値ベクトルと第２の
   観測値ベクトルを切り替えて出力する追尾フィルタ切替
   手段と、 上記１サンプリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル
   及び予測誤差共分散行列、並びに上記追尾フィルタ切替
   手段から出力された第１の観測値ベクトルに基づき、上
   記追尾目標の位置、速度等の平滑処理された運動諸元と
   平滑処理された上記２次情報で構成される平滑値ベクト
   ル及び平滑誤差共分散行列を出力する第１の平滑手段
   と、 上記第１の平滑手段から出力された平滑値ベクトル及び
   平滑誤差共分散行列を、単位時間遅延させる第１の遅延
   手段と、 上記第１の遅延手段により遅延された平滑値ベクトル及
   び平滑誤差共分散行列に基づき、上記１サンプリング先
   の上記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共分散行
   列を出力する第１の予測手段と、 上記１サンプリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル
   及び予測誤差共分散行列、並びに上記追尾フィルタ切替
   手段から出力された第２の観測値ベクトルに基づき、上
   記追尾目標の位置、速度等の平滑処理された運動諸元で
   構成される平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列を出
   力する第２の平滑手段と、 上記第２の平滑手段から出力された平滑値ベクトル及び
   平滑誤差共分散行列を、単位時間遅延させる第２の遅延
   手段と、 上記第２の遅延手段により遅延された平滑値ベクトル及
   び平滑誤差共分散行列に基づき、上記１サンプリング先
   の上記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤差共分散行
   列を出力する第２の予測手段とを備えたことを特徴とす
   る追尾装置。
6. 【請求項６】 追尾目標の観測データを入力し、１サン
   プリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル及び予測誤
   差共分散行列に基づき、次に観測値ベクトルが得られる
   領域を設定し、上記追尾目標の平滑処理された位置情報
   と、方位とレンジにより分割されたセルにおいて検出か
   つ統合されたセルにより示された上記追尾目標の大きさ
   の平滑処理された２次情報とを使用して上記領域内の観
   測値ベクトルを求めて出力するステップと、 上記１サンプリング先の上記追尾目標の予測値ベクトル
   及び予測誤差共分散行列、並びに上記出力された観測値
   ベクトルに基づき、上記追尾目標の位置、速度等の平滑
   処理された運動諸元と平滑処理された上記２次情報で構
   成される平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列を出力
   するステップと、 上記出力された平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列
   を、単位時間遅延させるステップと、 上記遅延された平滑値ベクトル及び平滑誤差共分散行列
   に基づき、上記１サンプリング先の上記追尾目標の予測
   値ベクトル及び予測誤差共分散行列を出力するステップ
   とを備えたことを特徴とする追尾方法。