JP3584899B2 - 目標探索システムのレジストレーション補正装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標の距離情報及び方位情報を得るセンサを用いた目標探索システムに関し、詳しくはセンサの設置方位誤差を補正するレジストレーション補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数センサを用いた目標探索システムでは、各センサから受信する目標情報を統合する必要があるため、各センサの設置の絶対方位（真北など）合わせの精度を向上させることが必須である。
【０００３】
例えば、特開平５−３２３０１５号公報に示された従来の絶対方位合わせの手法では、予め既知の位置に反射物体であるリフレクタ等を設置し、これをセンサで測位した角度と、予め既知であるセンサ及びリフレクタ等の両位置から求めた角度との差により、角度補正量を求めて方位合わせをしている。
【０００４】
また、特開平５−３２３０２４号公報に示された手法では、リフレクタ等の設置位置を予め光学的に測量することで既知の角度とし、この角度とセンサで測位した角度との差により、角度補正量を求めて方位合わせをしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のシステムでは、次のような問題がある。
【０００６】
従来の設置の絶対方位合わせの手法では、リフレクタ等を予め既知の位置に設置するか、又はリフレクタ等の設置位置を予め光学的に測量する必要があった。そのため、リフレクタ等を容易に設置できない環境又は設置に時間を要する環境では、実現が困難である。また、センサの方位方向の測位性能が悪い場合、単独のセンサだけでは設置の絶対方位合わせの精度を向上できない。
【０００７】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、従来のリフレクタ等のような既知の設置位置がなくともセンサの設置の絶対方位合わせを可能にするとともに、設置の絶対方位合わせの精度を向上させた、レジストレーション補正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレジストレーション補正装置は、目標の距離情報及び方位情報を得るセンサに対して設置方位誤差を補正するものであって、同一目標に対して三つ以上のセンサから距離情報を入力し、これらの距離情報に基づき同一目標の位置を算出し、この位置に基づき設置方位誤差を補正するものである（請求項１）。そして、目標の距離情報及び方位情報を得るセンサを三つ以上備えた目標探索システムに対して、センサの設置方位誤差を補正するレジストレーション補正装置において、位置が既知である三つ以上のセンサから同一目標に対して距離情報を入力し、これらの距離情報に基づき同一目標の位置を算出し、一つのセンサの位置と前記算出された同一目標の位置とに基づき当該センサにおける同一目標の方位を算出し、当該センサから同一目標の方位情報を入力し、この入力された方位情報と前記算出された方位とに基づき設置方位誤差を補正する（請求項１）。
【０００９】
同一目標に対して三つ以上のセンサから距離情報を入力すると、同一目標に対して三つ以上の距離情報が得られる。そして、センサの位置が既知であるから、これらの距離情報に基づき幾何学的に同一目標の位置が算出できる。したがって、既存の三つ以上のセンサを利用することにより、リフレクタ等を設置する必要がないので、リフレクタ等を容易に設置できない環境又は設置に時間を要する環境でも使用できる。また、距離情報のみを利用して同一目標の位置を算出するので、方位方向の測位性能が悪いセンサであっても絶対方位合わせの精度が向上する。
【００１０】
これに加え、距離情報の二つずつの組み合わせに基づき、距離交会法を用いて同一目標の位置を算出する。すなわち、距離情報の二つずつの組み合わせを作り、これらの組み合せ毎に距離交会法で採用交点を求め、これら全ての採用交点を結ぶ線分により構成される多角形を三角形に分割し、これらの三角形毎の重心点を求め、これらの重心点の平均位置を求めることにより同一目標の位置を特定する（請求項１）。
【００１１】
更に、一つのセンサにおいて算出した位置に基づく角度と当該センサから得た方位情報に基づく角度との差、すなわち前記入力された方位情報と前記算出された方位との差について所定のサンプル数分の平均値を求め、この平均値を当該センサの角度補正量とし、この角度補正量に基づき設置方位誤差を補正する、としてもよい（請求項２）。又は、一つのセンサにおいて算出した位置に基づく角度と当該センサから得た方位情報に基づく角度との差、すなわち前記入力された方位情報と前記算出された方位との差について一サンプル毎に累積的に平均値を求め、この平均値を当該センサの角度補正量とし、この角度補正量に基づき設置方位誤差を補正する、としてもよい（請求項３）。
【００１２】
更にまた具体化することにより、後述する第一乃至第三実施形態と同等の構成としてもよい（請求項４〜６）。
【００１３】
換言すると、本発明に係るレジストレーション補正は、複数の電子的に探索方向を指定することが可能なセンサを覆域が重複するように設置し、各々で時刻同期信号受信アンテナを有し、各々のシステム時刻を更新し、センサ統制装置から測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号又は測位開始位置を指定し、重複した覆域に存在する任意の目標位置を複数センサで同期をとり測位し、複数の中から２つずつのセンサ情報の組合せを作り、それらの組合せ毎に距離交会法で採用交点を求め、それら全ての採用交点を結ぶ線分により構成される多角形を３角形に分割し、３角形毎の重心点を求め、それらの重心点の平均位置を求めることで高精度の目標位置を特定し、角度補正量を予め決めたサンプル数分の高精度目標の位置とあるセンサで測位した目標位置の角度差の平均値から算出し、電子走査式センサへ一括で送信する。これにより、設置方位誤差が大きくセンサの方位方向の測位性能が悪い場合でも、リフレクタ等を予め既知の位置に設置することなく、設置の絶対方位合わせが可能となる。
【００１４】
また、角度補正量を予め決めた補正回数分の高精度目標の位置とあるセンサで測位した目標位置との角度差の累計平均値から算出し、電子走査式センサへ逐次送信する。これにより、センサの方位方向の測位性能が悪くても設置方位誤差に対して良い場合は、逐次、設置の絶対方位合わせが可能となる。
【００１５】
要約すると、本発明は、電子的走査によりビームの走査方向が指定できる複数センサを、センサ覆域が重複するように設置し、同一時刻に同一目標の位置を測位し、センサ統制装置にて複数センサから得られた重複した覆域内の任意の目標情報を距離交会法により統合処理し、高精度な目標を生成することで、従来のリフレクタ等のような既知の設置位置がなくともセンサの設置の絶対方位合わせを可能とする。また、方位方向の測位性能が悪いセンサであっても、複数のセンサを組み合わせ、さらに角度補正量のフィードバックの方法により、設置の絶対方位合わせの精度を向上させる。
【００１６】
要するに、電子的走査ビームの走査方向の指定が可能なセンサを複数以上設置し、同一時刻の目標を測位後、統合処理して高精度な目標情報を生成し、センサの方位方向の測位性能に対応した角度補正量のフィードバック方法により、設置の絶対方位合わせの精度を向上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るレジストレーション補正装置の第一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００１８】
本実施形態のレジストレーション補正装置は、センサ統制装置１０及び電子走査式のセンサ１ａ〜１ｃから構成される。センサ統制装置１０は、時刻同期信号受信アンテナ１１１、同期時刻獲得部１２、入力表示部１３、統制命令送信部１４、目標情報受信部１５、距離交会法処理部１６、採用交点判定部１７、高精度目標判定部１８及びニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９から構成される。センサ１ａ〜１ｃは、それぞれ同期時刻獲得部２０、統制命令受信部２１、補正角処理部２２、ビーム制御計算機２３及び目標情報送信部２４から構成される。
【００１９】
次にセンサ統制装置１０の各構成要素について説明する。
【００２０】
同期時刻獲得部１２は、センサ１ａ〜１ｃ全てとセンサ統制装置１０のシステム時刻が一致するように、時刻同期信号受信アンテナ１１１で受信した同期時刻を獲得し、同期時刻を利用することにより、センサ１ａ〜１ｃ全てとセンサ統制装置１０との間に特別な機構を持たせることなく、常にシステム時刻を高精度で同一に保つことができる。
【００２１】
入力表示部１３は、次の動作を実行する。センサ１ａ〜１ｃの覆域が重なる領域に存在する同一目標に対して、センサ１ａ〜１ｃが同時にセンサビームを走査し位置を測位する測位開始時刻及び測位時間間隔を、同期時刻獲得部１２から受信したシステム時刻に基づき指定入力する。同一目標の指示（目標番号又は測位開始時刻の目標位置）を指定入力する。レジストレーション補正の対象とするセンサ１ａ〜１ｃを指定入力する。これらの指定入力は、例えばオペレータが行う。
【００２２】
統制命令送信部１４は、入力表示部１３から受信する測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始時刻の目標位置を、レジストレーション補正の対象とするセンサ１ａ〜１ｃへ送信する。
【００２３】
目標情報受信部１５は、各センサ１ａ〜１ｃを中心とする距離及び方位で表される目標情報をセンサ１ａ〜１ｃから受信し、距離交会法処理部１６及びニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９へ送信する。
【００２４】
距離交会法処理部１６は、センサ１ａ〜１ｃから受信する目標情報のうち、測位誤差が少ない距離情報のみを利用して、二つのセンサからの距離条件を同時に満足する点を円の二交点として二つのセンサの組み合わせ全てについて各々求める。
【００２５】
採用交点判定部１７は、二つのセンサの組み合わせ全てについて、距離交会法処理部１６で求めた二交点から最適な方を選択して採用交点とする。ただし、距離交会法処理部１６で求めた交点が一点の場合（二つの円が接する場合）はこの点を採用交点とし、交点が求まらない場合は採用交点無しとする。
【００２６】
高精度目標判定部１８は、センサ探知確率の低下等に起因して採用交点がない場合は高精度目標無しとし、採用交点が一つの場合はこれを高精度目標とし、採用交点が二つの場合はこれらの平均値を高精度目標とし、採用交点が三つ以上の場合は全ての採用交点を結ぶことにより構成される多角形を三角形の集まりに分割し、各三角形の重心点を求めて重心点の平均値を高精度目標として決定する。
【００２７】
ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、予め決めたサンプル数分の高精度目標位置とあるセンサで測位した目標情報との角度差の平均値から、当該センサの角度補正量を決定する動作を実行する。決定した角度補正量は、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００２８】
次に、電子走査式のセンサ１ａ〜１ｃの各構成要素について説明する。
【００２９】
同期時刻獲得部２０は、センサ統制装置１０に実装されているものと同様に、時刻同期信号受信アンテナ１１２で受信した同期時刻を獲得する。
【００３０】
統制命令受信部２１は、統制命令送信部１４から受信した測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始時刻の目標位置を、補正角処理部２２を経由してビーム制御計算機２３に送信する。
【００３１】
補正角処理部２２は、統制命令受信部２１から受信した角度補正量に基づき、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差をビーム制御計算機２３に対して電気的に補正する。
【００３２】
目標情報送信部２４は、センサ統制装置１０へ目標情報を送信する。
【００３３】
次に、本実施形態のレジストレーション補正装置の作用及び効果について説明する。
【００３４】
本実施形態のレジストレーション補正装置によれば、センサ１ａ〜１ｃを統制し同期をとって同一目標に対しビーム走査を行い、その結果得られる目標の測位誤差の少ない距離情報のみを利用することにより、高精度の目標情報が得られる。そのため、予めセンサ１ａ〜１ｃの位置から光学的に対象となる目標を測位したり、予めリフレクタ等のような固定目標を既知の位置に設置したりしなくても、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差を補正できる。したがって、センサ１ａ〜１ｃの覆域が重なる部分はもちろんのこと、覆域が重ならない部分の目標に対しても測位位置の精度を向上できる。
【００３５】
また、センサ１ａ〜１ｃの性能である方位誤差は確率分布的であるのに対し、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差は一定値である。そのため、センサ１ａ〜１ｃの方位誤差と比較してセンサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差が小さい場合、目標の測位位置のばらつきが大きくなる。そこで、ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９によって、予め決めたサンプル数分の角度補正量を反映することで、一度にセンサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差を補正することができる。
【００３６】
次に、本実施形態のレジストレーション補正装置について更に具体的に説明する。
【００３７】
本実施形態では、三つのセンサ１ａ〜１ｃによるニアリアルタイムのレジストレーション補正装置が示されている。センサ統制装置１０及び電子走査式センサ１ａ〜１ｃにそれぞれ実装されている同期時刻獲得部１２，２０は、時刻同期信号を入手する一手段としてＧＰＳ（Ｇｏｌｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）信号を用いるために併設されている時刻同期信号受信アンテナ１１１，１１２から定期的にＧＰＳ時刻を獲得し、これを同期時刻としてシステム時刻を更新する。
【００３８】
入力表示部１３は、センサ１ａ〜１ｃの覆域が重なる領域に目標が存在する場合、オペレータの当該目標及び時刻の指定に基づき、センサ１ａ〜１ｃの同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号又は測位開始時刻の目標位置、及びレジストレーション補正の対象とするセンサを、統制命令送信部１４へ出力する。
【００３９】
統制命令送信部１４は、センサ１ａ〜１ｃに対し、同期測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始時刻の目標位置を送信する。
【００４０】
統制命令受信部２１は、受信した同期測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始時刻の目標位置を、受信し記憶するとともに、補正角処理部２２を経由してビーム制御計算機２３へ送信する。
【００４１】
ビーム制御計算機２３は、指定された位置に対する次スキャンのビーム走査に必要な各位相器への制御信号を、従来の電子走査センサの技術に基づいて生成し、目標位置を測位する。
【００４２】
目標情報送信部２４は、センサ１ａ〜１ｃのビーム走査で測位された目標情報を目標情報受信部１５へ送信する
【００４３】
目標情報受信部１５は、センサ１ａ〜１ｃからの目標情報を受信し、これらを距離交会法処理部１６へ送信する。
【００４４】
距離交会法処理部１６は、センサ１ａ〜１ｃ中心からの距離情報のうち測位誤差の少ないものを利用し、センサ１ａ〜１ｃの設定位置を中心とし測位距離を半径とする円の方程式を各々求め、これらの連立方程式を解くことにより、二つの円の二交点を算出する。
【００４５】
採用交点判定部１７は、距離交会法処理部１６で求めた二交点のうち最適な方を選択して採用交点とし、二つのセンサの組み合わせからなる三通りについて合計最大三つの採用交点を求め、これらを高精度目標判定部１８へ送信する。
【００４６】
高精度目標判定部１８は、採用交点判定部１７から受信した採用交点が一つの場合はそれを高精度目標とし、採用交点が二つの場合はそれらの平均値を高精度目標とし、採用交点が三つの場合は三角形の重心点を高精度目標としてニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９へ送信する。
【００４７】
ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、予め決めたサンプル数分の高精度目標位置とあるセンサで測位した目標情報との角度差の平均値から、当該センサの角度補正量を決定する。決定した角度補正量は、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００４８】
次に、本実施形態のレジストレーション補正装置の動作を説明する。
【００４９】
同期時刻獲得部１２、２０は、時刻同期信号受信アンテナ１１１，１１２から定期的にＧＰＳ時刻を入手し、これをシステム時刻として更新することにより、自律的に時刻同期をとる。
【００５０】
入力表示部１３は、オペレータにより入力された測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号又は測位開始位置情報、及び、補正対象となるセンサを、記憶すると共に統制命令送信部１４へ送信する。
【００５１】
統制命令送信部１４は、受信した測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号又は測位開始位置情報、及び、補正対象となるセンサを、予め決めたメッセージフォーマットに編集し当該センサの統制命令受信部２１へ送信する。
【００５２】
統制命令受信部２１は、受信したメッセージから測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始位置情報を読み取り、これらを補正角処理部２２経由でビーム制御計算機２３へ送信する。
【００５３】
ビーム制御計算機２３は、統制命令受信部２１から指定された位置に対する同期測位開始時刻のビーム走査に必要な各位相器の制御信号の生成を行い目標を測位する。
【００５４】
目標情報送信部２４は、ビーム走査によって得られた目標の距離及び方位情報を、予め決められたメッセージフォーマットに編集し、センサ統制装置１０の目標情報受信部１５へ送信する。
【００５５】
目標情報受信部１５は、センサ１ａ〜１ｃからの目標情報を受信し、距離交会法処理部１６及びニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９へ送信する。
【００５６】
距離交会法処理部１６は、各センサ１ａ〜１ｃの設置位置を中心とし距離データを半径とする円の方程式をそれぞれ求め、二元連立二次方程式を解くことによって幾何学的に距離条件を満足し得る二交点を求め、これらを採用交点判定部１７へ送信する。
【００５７】
採用交点判定部１７は、二交点のうち、各目標情報から交点までの距離の合計が小さい方を、採用交点として高精度目標判定部１８へ送信する。
【００５８】
高精度目標判定部１８は、採用交点判定部１７から受信した採用交点が一つの場合はそれを高精度目標とし、採用交点が二つの場合はそれらの平均値を高精度目標とし、採用交点が三つの場合は三角形の重心点を高精度目標として、ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９へ送信する。
【００５９】
ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、以下に示す予め決めたサンプル数分（ｎ）の高精度目標位置とあるセンサで測位した目標位置との角度差の平均値から、当該センサの角度補正量を算出する（図２参照）。
角度補正量＝Σｎ ｉ＝１｛θ（ｉ）−θｍｅａｎ（ｉ）｝／ｎ
なお、θ（ｉ）は測位目標のセンサから見た角度を、θｍｅａｎ（ｉ）は高精度目標のセンサから見た角度を示す。
【００６０】
設置方位誤差に対してセンサ１ａ〜１ｃの方位方向の測位性能が悪い場合は、測位位置のばらつきが大きい。そのため、角度補正量は、あるサンプル数の平均値をとることによりばらつきを小さくすることができ、一括してフィードバックすることになる。算出した角度補正量は、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００６１】
補正角処理部２２は、統制命令受信部２１から受信した角度補正量に基づき、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差をビーム制御計算機２３に対して送信し、オフセット値として設定する。
【００６２】
図３は、本発明に係るレジストレーション補正装置の第二実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００６３】
本実施形態では、第一実施形態におけるニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９が、リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５に置き換えられている。
【００６４】
リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、高精度目標位置とあるセンサで測位した目標情報との角度差の累計平均値から、当該センサの角度補正量を決定する。決定した角度補正量は、逐次、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００６５】
センサ１ａ〜１ｃの性能である方位誤差が確率分布的であるのに対して、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差は一定である。そのため、センサ１ａ〜１ｃの方位誤差と比較してセンサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差が大きい場合は、目標の測位位置のばらつきが少ない。したがって、リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５により、逐次、角度補正量を反映することで、徐々にセンサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差を補正することができる。
【００６６】
本実施形態は、リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５以外は第一実施形態と同様の構成であり、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、逐次、高精度目標位置とあるセンサで測位した目標情報との角度差の累計平均値から、当該センサの角度補正量を決定し、逐次、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。補正角処理部２２は、統制命令受信部２１から受信した角度補正量に基づき、センサの設置方位誤差をビーム制御計算機２３に対して電気的に補正する。
【００６７】
換言すると、リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、逐次、以下に示す高精度目標位置とあるセンサで測位した目標位置との角度差の累計平均値から、当該センサの角度補正量を算出する（図４参照）。
ｎ回目の角度補正量＝Σｎ ｉ＝１｛θ（ｉ）−θｍｅａｎ（ｉ）｝／ｎ
なお、ｎは補正回数を、θ（ｉ）はｉ回目の測位目標のセンサ１ａ〜１ｃから見た角度を、θｍｅａｎ（ｉ）はｉ回目の高精度目標のセンサ１ａ〜１ｃから見た角度を示す。
【００６８】
設置方位誤差に対してセンサ１ａ〜１ｃの方位方向の測位性能が良い場合は、測位位置のばらつきが小さいため、角度補正量を逐次フィードバックすることができる。算出した角度補正量は、逐次、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００６９】
図５は、本発明に係るレジストレーション補正装置の第三実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００７０】
本実施形態は、第一及び第二実施形態における補正角処理部２２が、センサ統制装置１０側に補正角処理部２６として設けられている。センサ統制装置１０側において、センサ１ａ〜１ｃから受信する目標情報の方位情報に、角度補正量を反映した後、距離交会法処理部１６及びレジストレーション補正処理部（ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９又はリアルタイム・レジストレーション補正処理部２５）へ出力する。本実施形態も、第一及び第二実施形態と同等の作用及び効果を奏する。
【００７１】
次に、本発明に係るレジストレーション補正装置の第四実施形態を説明する。
【００７２】
第一乃至第三実施形態におけるレジストレーション補正処理部における角度補正量を求める方法は、入力した目標情報の順序に重み付けを考慮した方法でも可能である。代表的な例としては以下の方式が挙げられる。
ｎ回目の角度補正量＝α｛θ（ｎ）−θｍｅａｎ（ｎ）｝＋β［Σｎ−１ ｉ＝１｛θ（ｉ）−θｍｅａｎ（ｉ）｝／（ｎ−１）］
なお、αとβは重み付け係数を示す。
【００７３】
また、高精度目標判定部１８における高精度目標を求める方法において、採用交点判定部１７から受信する採用交点を三つ以上の場合のみに限定することにより、高精度目標の精度をより向上させることが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明に係るレジストレーション補正装置によれば、同一目標に対して三つ以上のセンサから距離情報を入力し、これらの距離情報に基づき当該同一目標の位置を算出し、この位置に基づき設置方位誤差を補正することにより、次の効果を奏する。既存の三つ以上のセンサを利用できるので、リフレクタ等を設置することなく、簡単に設置方位誤差を補正できる。したがって、リフレクタ等を容易に設置できない環境又は設置に時間を要する環境でも使用できる。また、距離情報のみを用いて同一目標の位置を算出するので、方位方向の測位性能が悪いセンサであっても絶対方位合わせの精度が向上する。
【００７５】
換言すると、本発明においては、複数センサから入手できる同時刻の距離情報と方位情報のうち、二つのセンサの同一目標に対する距離情報の組合せを利用し、重複した覆域内の任意目標の位置を距離交会法で求めることにより方位方向の測位誤差を除去し、更にそれら組合せ全ての点の集合から平均の点を求めることにより距離方向の測位誤差も除去して高精度な目標を生成できるため、従来のリフレクタ等のような既知の設置位置が無くとも、センサの設置の絶対方位合わせが可能となる。
【００７６】
しかも、方位方向の測位性能が悪いセンサであっても、複数のセンサを組み合わせ、設置方位誤差に対してセンサの方位方向の測位性能が悪い場合は補正サンプル数分の測位後、一括して角度補正量のフィードバックを行うことで、設置の絶対方位合わせの精度向上が可能となる。また、設置方位誤差に対してセンサの方位方向の測位性能が良い場合は、補正回数分を逐次、角度補正量のフィードバックを行うことで、設置の絶対方位合わせの精度向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレジストレーション補正装置の第一実施形態を示すブロック図である。
【図２】第一実施形態におけるニアリアルタイム・レジストレーション補正部の角度補正量の説明図である。
【図３】本発明に係るレジストレーション補正装置の第二実施形態を示すブロック図である。
【図４】第二実施形態におけるリアルタイム・レジストレーション補正部の角度補正量の説明図である。
【図５】本発明に係るレジストレーション補正装置の第三実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１１，１１２ 時刻同期信号受信アンテナ
１２，２０ 同期時刻獲得部
１３ 入力表示部
１４，２１ 統制命令送信部
１５ 目標情報受信部
１６ 距離交会法処理部
１７ 採用交点判定部
１８ 高精度目標判定部
１９ ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部
２２，２６ 補正角処理部
２３ ビーム制御計算機
２４ 目標情報送信部
２５ リアルタイム・レジストレーション補正処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標の距離情報及び方位情報を得るセンサを用いた目標探索システムに関し、詳しくはセンサの設置方位誤差を補正するレジストレーション補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数センサを用いた目標探索システムでは、各センサから受信する目標情報を統合する必要があるため、各センサの設置の絶対方位（真北など）合わせの精度を向上させることが必須である。
【０００３】
例えば、特開平５−３２３０１５号公報に示された従来の絶対方位合わせの手法では、予め既知の位置に反射物体であるリフレクタ等を設置し、これをセンサで測位した角度と、予め既知であるセンサ及びリフレクタ等の両位置から求めた角度との差により、角度補正量を求めて方位合わせをしている。
【０００４】
また、特開平５−３２３０２４号公報に示された手法では、リフレクタ等の設置位置を予め光学的に測量することで既知の角度とし、この角度とセンサで測位した角度との差により、角度補正量を求めて方位合わせをしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のシステムでは、次のような問題がある。
【０００６】
従来の設置の絶対方位合わせの手法では、リフレクタ等を予め既知の位置に設置するか、又はリフレクタ等の設置位置を予め光学的に測量する必要があった。そのため、リフレクタ等を容易に設置できない環境又は設置に時間を要する環境では、実現が困難である。また、センサの方位方向の測位性能が悪い場合、単独のセンサだけでは設置の絶対方位合わせの精度を向上できない。
【０００７】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、従来のリフレクタ等のような既知の設置位置がなくともセンサの設置の絶対方位合わせを可能にするとともに、設置の絶対方位合わせの精度を向上させた、レジストレーション補正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレジストレーション補正装置は、目標の距離情報及び方位情報を得るセンサに対して設置方位誤差を補正するものであって、同一目標に対して三つ以上のセンサから距離情報を入力し、これらの距離情報に基づき同一目標の位置を算出し、この位置に基づき設置方位誤差を補正するものである（請求項１）。そして、目標の距離情報及び方位情報を得るセンサを三つ以上備えた目標探索システムに対して、センサの設置方位誤差を補正するレジストレーション補正装置において、位置が既知である三つ以上のセンサから同一目標に対して距離情報を入力し、これらの距離情報に基づき同一目標の位置を算出し、一つのセンサの位置と前記算出された同一目標の位置とに基づき当該センサにおける同一目標の方位を算出し、当該センサから同一目標の方位情報を入力し、この入力された方位情報と前記算出された方位とに基づき設置方位誤差を補正する（請求項１）。
【０００９】
同一目標に対して三つ以上のセンサから距離情報を入力すると、同一目標に対して三つ以上の距離情報が得られる。そして、センサの位置が既知であるから、これらの距離情報に基づき幾何学的に同一目標の位置が算出できる。したがって、既存の三つ以上のセンサを利用することにより、リフレクタ等を設置する必要がないので、リフレクタ等を容易に設置できない環境又は設置に時間を要する環境でも使用できる。また、距離情報のみを利用して同一目標の位置を算出するので、方位方向の測位性能が悪いセンサであっても絶対方位合わせの精度が向上する。
【００１０】
これに加え、距離情報の二つずつの組み合わせに基づき、距離交会法を用いて同一目標の位置を算出する。すなわち、距離情報の二つずつの組み合わせを作り、これらの組み合せ毎に距離交会法で採用交点を求め、これら全ての採用交点を結ぶ線分により構成される多角形を三角形に分割し、これらの三角形毎の重心点を求め、これらの重心点の平均位置を求めることにより同一目標の位置を特定する（請求項１）。
【００１１】
更に、一つのセンサにおいて算出した位置に基づく角度と当該センサから得た方位情報に基づく角度との差、すなわち前記入力された方位情報と前記算出された方位との差について所定のサンプル数分の平均値を求め、この平均値を当該センサの角度補正量とし、この角度補正量に基づき設置方位誤差を補正する、としてもよい（請求項２）。又は、一つのセンサにおいて算出した位置に基づく角度と当該センサから得た方位情報に基づく角度との差、すなわち前記入力された方位情報と前記算出された方位との差について一サンプル毎に累積的に平均値を求め、この平均値を当該センサの角度補正量とし、この角度補正量に基づき設置方位誤差を補正する、としてもよい（請求項３）。
【００１２】
更にまた具体化することにより、後述する第一乃至第三実施形態と同等の構成としてもよい（請求項４〜６）。
【００１３】
換言すると、本発明に係るレジストレーション補正は、複数の電子的に探索方向を指定することが可能なセンサを覆域が重複するように設置し、各々で時刻同期信号受信アンテナを有し、各々のシステム時刻を更新し、センサ統制装置から測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号又は測位開始位置を指定し、重複した覆域に存在する任意の目標位置を複数センサで同期をとり測位し、複数の中から２つずつのセンサ情報の組合せを作り、それらの組合せ毎に距離交会法で採用交点を求め、それら全ての採用交点を結ぶ線分により構成される多角形を３角形に分割し、３角形毎の重心点を求め、それらの重心点の平均位置を求めることで高精度の目標位置を特定し、角度補正量を予め決めたサンプル数分の高精度目標の位置とあるセンサで測位した目標位置の角度差の平均値から算出し、電子走査式センサへ一括で送信する。これにより、設置方位誤差が大きくセンサの方位方向の測位性能が悪い場合でも、リフレクタ等を予め既知の位置に設置することなく、設置の絶対方位合わせが可能となる。
【００１４】
また、角度補正量を予め決めた補正回数分の高精度目標の位置とあるセンサで測位した目標位置との角度差の累計平均値から算出し、電子走査式センサへ逐次送信する。これにより、センサの方位方向の測位性能が悪くても設置方位誤差に対して良い場合は、逐次、設置の絶対方位合わせが可能となる。
【００１５】
要約すると、本発明は、電子的走査によりビームの走査方向が指定できる複数センサを、センサ覆域が重複するように設置し、同一時刻に同一目標の位置を測位し、センサ統制装置にて複数センサから得られた重複した覆域内の任意の目標情報を距離交会法により統合処理し、高精度な目標を生成することで、従来のリフレクタ等のような既知の設置位置がなくともセンサの設置の絶対方位合わせを可能とする。また、方位方向の測位性能が悪いセンサであっても、複数のセンサを組み合わせ、さらに角度補正量のフィードバックの方法により、設置の絶対方位合わせの精度を向上させる。
【００１６】
要するに、電子的走査ビームの走査方向の指定が可能なセンサを複数以上設置し、同一時刻の目標を測位後、統合処理して高精度な目標情報を生成し、センサの方位方向の測位性能に対応した角度補正量のフィードバック方法により、設置の絶対方位合わせの精度を向上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るレジストレーション補正装置の第一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００１８】
本実施形態のレジストレーション補正装置は、センサ統制装置１０及び電子走査式のセンサ１ａ〜１ｃから構成される。センサ統制装置１０は、時刻同期信号受信アンテナ１１１、同期時刻獲得部１２、入力表示部１３、統制命令送信部１４、目標情報受信部１５、距離交会法処理部１６、採用交点判定部１７、高精度目標判定部１８及びニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９から構成される。センサ１ａ〜１ｃは、それぞれ同期時刻獲得部２０、統制命令受信部２１、補正角処理部２２、ビーム制御計算機２３及び目標情報送信部２４から構成される。
【００１９】
次にセンサ統制装置１０の各構成要素について説明する。
【００２０】
同期時刻獲得部１２は、センサ１ａ〜１ｃ全てとセンサ統制装置１０のシステム時刻が一致するように、時刻同期信号受信アンテナ１１１で受信した同期時刻を獲得し、同期時刻を利用することにより、センサ１ａ〜１ｃ全てとセンサ統制装置１０との間に特別な機構を持たせることなく、常にシステム時刻を高精度で同一に保つことができる。
【００２１】
入力表示部１３は、次の動作を実行する。センサ１ａ〜１ｃの覆域が重なる領域に存在する同一目標に対して、センサ１ａ〜１ｃが同時にセンサビームを走査し位置を測位する測位開始時刻及び測位時間間隔を、同期時刻獲得部１２から受信したシステム時刻に基づき指定入力する。同一目標の指示（目標番号又は測位開始時刻の目標位置）を指定入力する。レジストレーション補正の対象とするセンサ１ａ〜１ｃを指定入力する。これらの指定入力は、例えばオペレータが行う。
【００２２】
統制命令送信部１４は、入力表示部１３から受信する測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始時刻の目標位置を、レジストレーション補正の対象とするセンサ１ａ〜１ｃへ送信する。
【００２３】
目標情報受信部１５は、各センサ１ａ〜１ｃを中心とする距離及び方位で表される目標情報をセンサ１ａ〜１ｃから受信し、距離交会法処理部１６及びニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９へ送信する。
【００２４】
距離交会法処理部１６は、センサ１ａ〜１ｃから受信する目標情報のうち、測位誤差が少ない距離情報のみを利用して、二つのセンサからの距離条件を同時に満足する点を円の二交点として二つのセンサの組み合わせ全てについて各々求める。
【００２５】
採用交点判定部１７は、二つのセンサの組み合わせ全てについて、距離交会法処理部１６で求めた二交点から最適な方を選択して採用交点とする。ただし、距離交会法処理部１６で求めた交点が一点の場合（二つの円が接する場合）はこの点を採用交点とし、交点が求まらない場合は採用交点無しとする。
【００２６】
高精度目標判定部１８は、センサ探知確率の低下等に起因して採用交点がない場合は高精度目標無しとし、採用交点が一つの場合はこれを高精度目標とし、採用交点が二つの場合はこれらの平均値を高精度目標とし、採用交点が三つ以上の場合は全ての採用交点を結ぶことにより構成される多角形を三角形の集まりに分割し、各三角形の重心点を求めて重心点の平均値を高精度目標として決定する。
【００２７】
ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、予め決めたサンプル数分の高精度目標位置とあるセンサで測位した目標情報との角度差の平均値から、当該センサの角度補正量を決定する動作を実行する。決定した角度補正量は、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００２８】
次に、電子走査式のセンサ１ａ〜１ｃの各構成要素について説明する。
【００２９】
同期時刻獲得部２０は、センサ統制装置１０に実装されているものと同様に、時刻同期信号受信アンテナ１１２で受信した同期時刻を獲得する。
【００３０】
統制命令受信部２１は、統制命令送信部１４から受信した測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始時刻の目標位置を、補正角処理部２２を経由してビーム制御計算機２３に送信する。
【００３１】
補正角処理部２２は、統制命令受信部２１から受信した角度補正量に基づき、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差をビーム制御計算機２３に対して電気的に補正する。
【００３２】
目標情報送信部２４は、センサ統制装置１０へ目標情報を送信する。
【００３３】
次に、本実施形態のレジストレーション補正装置の作用及び効果について説明する。
【００３４】
本実施形態のレジストレーション補正装置によれば、センサ１ａ〜１ｃを統制し同期をとって同一目標に対しビーム走査を行い、その結果得られる目標の測位誤差の少ない距離情報のみを利用することにより、高精度の目標情報が得られる。そのため、予めセンサ１ａ〜１ｃの位置から光学的に対象となる目標を測位したり、予めリフレクタ等のような固定目標を既知の位置に設置したりしなくても、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差を補正できる。したがって、センサ１ａ〜１ｃの覆域が重なる部分はもちろんのこと、覆域が重ならない部分の目標に対しても測位位置の精度を向上できる。
【００３５】
また、センサ１ａ〜１ｃの性能である方位誤差は確率分布的であるのに対し、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差は一定値である。そのため、センサ１ａ〜１ｃの方位誤差と比較してセンサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差が小さい場合、目標の測位位置のばらつきが大きくなる。そこで、ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９によって、予め決めたサンプル数分の角度補正量を反映することで、一度にセンサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差を補正することができる。
【００３６】
次に、本実施形態のレジストレーション補正装置について更に具体的に説明する。
【００３７】
本実施形態では、三つのセンサ１ａ〜１ｃによるニアリアルタイムのレジストレーション補正装置が示されている。センサ統制装置１０及び電子走査式センサ１ａ〜１ｃにそれぞれ実装されている同期時刻獲得部１２，２０は、時刻同期信号を入手する一手段としてＧＰＳ（Ｇｏｌｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）信号を用いるために併設されている時刻同期信号受信アンテナ１１１，１１２から定期的にＧＰＳ時刻を獲得し、これを同期時刻としてシステム時刻を更新する。
【００３８】
入力表示部１３は、センサ１ａ〜１ｃの覆域が重なる領域に目標が存在する場合、オペレータの当該目標及び時刻の指定に基づき、センサ１ａ〜１ｃの同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号又は測位開始時刻の目標位置、及びレジストレーション補正の対象とするセンサを、統制命令送信部１４へ出力する。
【００３９】
統制命令送信部１４は、センサ１ａ〜１ｃに対し、同期測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始時刻の目標位置を送信する。
【００４０】
統制命令受信部２１は、受信した同期測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始時刻の目標位置を、受信し記憶するとともに、補正角処理部２２を経由してビーム制御計算機２３へ送信する。
【００４１】
ビーム制御計算機２３は、指定された位置に対する次スキャンのビーム走査に必要な各位相器への制御信号を、従来の電子走査センサの技術に基づいて生成し、目標位置を測位する。
【００４２】
目標情報送信部２４は、センサ１ａ〜１ｃのビーム走査で測位された目標情報を目標情報受信部１５へ送信する
【００４３】
目標情報受信部１５は、センサ１ａ〜１ｃからの目標情報を受信し、これらを距離交会法処理部１６へ送信する。
【００４４】
距離交会法処理部１６は、センサ１ａ〜１ｃ中心からの距離情報のうち測位誤差の少ないものを利用し、センサ１ａ〜１ｃの設定位置を中心とし測位距離を半径とする円の方程式を各々求め、これらの連立方程式を解くことにより、二つの円の二交点を算出する。
【００４５】
採用交点判定部１７は、距離交会法処理部１６で求めた二交点のうち最適な方を選択して採用交点とし、二つのセンサの組み合わせからなる三通りについて合計最大三つの採用交点を求め、これらを高精度目標判定部１８へ送信する。
【００４６】
高精度目標判定部１８は、採用交点判定部１７から受信した採用交点が一つの場合はそれを高精度目標とし、採用交点が二つの場合はそれらの平均値を高精度目標とし、採用交点が三つの場合は三角形の重心点を高精度目標としてニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９へ送信する。
【００４７】
ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、予め決めたサンプル数分の高精度目標位置とあるセンサで測位した目標情報との角度差の平均値から、当該センサの角度補正量を決定する。決定した角度補正量は、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００４８】
次に、本実施形態のレジストレーション補正装置の動作を説明する。
【００４９】
同期時刻獲得部１２、２０は、時刻同期信号受信アンテナ１１１，１１２から定期的にＧＰＳ時刻を入手し、これをシステム時刻として更新することにより、自律的に時刻同期をとる。
【００５０】
入力表示部１３は、オペレータにより入力された測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号又は測位開始位置情報、及び、補正対象となるセンサを、記憶すると共に統制命令送信部１４へ送信する。
【００５１】
統制命令送信部１４は、受信した測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号又は測位開始位置情報、及び、補正対象となるセンサを、予め決めたメッセージフォーマットに編集し当該センサの統制命令受信部２１へ送信する。
【００５２】
統制命令受信部２１は、受信したメッセージから測位開始時刻、測位時間間隔、及び、目標番号又は測位開始位置情報を読み取り、これらを補正角処理部２２経由でビーム制御計算機２３へ送信する。
【００５３】
ビーム制御計算機２３は、統制命令受信部２１から指定された位置に対する同期測位開始時刻のビーム走査に必要な各位相器の制御信号の生成を行い目標を測位する。
【００５４】
目標情報送信部２４は、ビーム走査によって得られた目標の距離及び方位情報を、予め決められたメッセージフォーマットに編集し、センサ統制装置１０の目標情報受信部１５へ送信する。
【００５５】
目標情報受信部１５は、センサ１ａ〜１ｃからの目標情報を受信し、距離交会法処理部１６及びニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９へ送信する。
【００５６】
距離交会法処理部１６は、各センサ１ａ〜１ｃの設置位置を中心とし距離データを半径とする円の方程式をそれぞれ求め、二元連立二次方程式を解くことによって幾何学的に距離条件を満足し得る二交点を求め、これらを採用交点判定部１７へ送信する。
【００５７】
採用交点判定部１７は、二交点のうち、各目標情報から交点までの距離の合計が小さい方を、採用交点として高精度目標判定部１８へ送信する。
【００５８】
高精度目標判定部１８は、採用交点判定部１７から受信した採用交点が一つの場合はそれを高精度目標とし、採用交点が二つの場合はそれらの平均値を高精度目標とし、採用交点が三つの場合は三角形の重心点を高精度目標として、ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９へ送信する。
【００５９】
ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、以下に示す予め決めたサンプル数分（ｎ）の高精度目標位置とあるセンサで測位した目標位置との角度差の平均値から、当該センサの角度補正量を算出する（図２参照）。
角度補正量＝Σｎ ｉ＝１｛θ（ｉ）−θｍｅａｎ（ｉ）｝／ｎ
なお、θ（ｉ）は測位目標のセンサから見た角度を、θｍｅａｎ（ｉ）は高精度目標のセンサから見た角度を示す。
【００６０】
設置方位誤差に対してセンサ１ａ〜１ｃの方位方向の測位性能が悪い場合は、測位位置のばらつきが大きい。そのため、角度補正量は、あるサンプル数の平均値をとることによりばらつきを小さくすることができ、一括してフィードバックすることになる。算出した角度補正量は、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００６１】
補正角処理部２２は、統制命令受信部２１から受信した角度補正量に基づき、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差をビーム制御計算機２３に対して送信し、オフセット値として設定する。
【００６２】
図３は、本発明に係るレジストレーション補正装置の第二実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００６３】
本実施形態では、第一実施形態におけるニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９が、リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５に置き換えられている。
【００６４】
リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、高精度目標位置とあるセンサで測位した目標情報との角度差の累計平均値から、当該センサの角度補正量を決定する。決定した角度補正量は、逐次、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００６５】
センサ１ａ〜１ｃの性能である方位誤差が確率分布的であるのに対して、センサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差は一定である。そのため、センサ１ａ〜１ｃの方位誤差と比較してセンサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差が大きい場合は、目標の測位位置のばらつきが少ない。したがって、リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５により、逐次、角度補正量を反映することで、徐々にセンサ１ａ〜１ｃの設置方位誤差を補正することができる。
【００６６】
本実施形態は、リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５以外は第一実施形態と同様の構成であり、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、逐次、高精度目標位置とあるセンサで測位した目標情報との角度差の累計平均値から、当該センサの角度補正量を決定し、逐次、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。補正角処理部２２は、統制命令受信部２１から受信した角度補正量に基づき、センサの設置方位誤差をビーム制御計算機２３に対して電気的に補正する。
【００６７】
換言すると、リアルタイム・レジストレーション補正処理部２５は、高精度目標判定部１８からの高精度目標と目標情報受信部１５からの目標情報とを用いて、逐次、以下に示す高精度目標位置とあるセンサで測位した目標位置との角度差の累計平均値から、当該センサの角度補正量を算出する（図４参照）。
ｎ回目の角度補正量＝Σｎ ｉ＝１｛θ（ｉ）−θｍｅａｎ（ｉ）｝／ｎ
なお、ｎは補正回数を、θ（ｉ）はｉ回目の測位目標のセンサ１ａ〜１ｃから見た角度を、θｍｅａｎ（ｉ）はｉ回目の高精度目標のセンサ１ａ〜１ｃから見た角度を示す。
【００６８】
設置方位誤差に対してセンサ１ａ〜１ｃの方位方向の測位性能が良い場合は、測位位置のばらつきが小さいため、角度補正量を逐次フィードバックすることができる。算出した角度補正量は、逐次、統制命令送信部１４を経由して統制命令受信部２１へ送信する。
【００６９】
図５は、本発明に係るレジストレーション補正装置の第三実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００７０】
本実施形態は、第一及び第二実施形態における補正角処理部２２が、センサ統制装置１０側に補正角処理部２６として設けられている。センサ統制装置１０側において、センサ１ａ〜１ｃから受信する目標情報の方位情報に、角度補正量を反映した後、距離交会法処理部１６及びレジストレーション補正処理部（ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部１９又はリアルタイム・レジストレーション補正処理部２５）へ出力する。本実施形態も、第一及び第二実施形態と同等の作用及び効果を奏する。
【００７１】
次に、本発明に係るレジストレーション補正装置の第四実施形態を説明する。
【００７２】
第一乃至第三実施形態におけるレジストレーション補正処理部における角度補正量を求める方法は、入力した目標情報の順序に重み付けを考慮した方法でも可能である。代表的な例としては以下の方式が挙げられる。
ｎ回目の角度補正量＝α｛θ（ｎ）−θｍｅａｎ（ｎ）｝＋β［Σｎ−１ ｉ＝１｛θ（ｉ）−θｍｅａｎ（ｉ）｝／（ｎ−１）］
なお、αとβは重み付け係数を示す。
【００７３】
また、高精度目標判定部１８における高精度目標を求める方法において、採用交点判定部１７から受信する採用交点を三つ以上の場合のみに限定することにより、高精度目標の精度をより向上させることが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明に係るレジストレーション補正装置によれば、同一目標に対して三つ以上のセンサから距離情報を入力し、これらの距離情報に基づき当該同一目標の位置を算出し、この位置に基づき設置方位誤差を補正することにより、次の効果を奏する。既存の三つ以上のセンサを利用できるので、リフレクタ等を設置することなく、簡単に設置方位誤差を補正できる。したがって、リフレクタ等を容易に設置できない環境又は設置に時間を要する環境でも使用できる。また、距離情報のみを用いて同一目標の位置を算出するので、方位方向の測位性能が悪いセンサであっても絶対方位合わせの精度が向上する。
【００７５】
換言すると、本発明においては、複数センサから入手できる同時刻の距離情報と方位情報のうち、二つのセンサの同一目標に対する距離情報の組合せを利用し、重複した覆域内の任意目標の位置を距離交会法で求めることにより方位方向の測位誤差を除去し、更にそれら組合せ全ての点の集合から平均の点を求めることにより距離方向の測位誤差も除去して高精度な目標を生成できるため、従来のリフレクタ等のような既知の設置位置が無くとも、センサの設置の絶対方位合わせが可能となる。
【００７６】
しかも、方位方向の測位性能が悪いセンサであっても、複数のセンサを組み合わせ、設置方位誤差に対してセンサの方位方向の測位性能が悪い場合は補正サンプル数分の測位後、一括して角度補正量のフィードバックを行うことで、設置の絶対方位合わせの精度向上が可能となる。また、設置方位誤差に対してセンサの方位方向の測位性能が良い場合は、補正回数分を逐次、角度補正量のフィードバックを行うことで、設置の絶対方位合わせの精度向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレジストレーション補正装置の第一実施形態を示すブロック図である。
【図２】第一実施形態におけるニアリアルタイム・レジストレーション補正部の角度補正量の説明図である。
【図３】本発明に係るレジストレーション補正装置の第二実施形態を示すブロック図である。
【図４】第二実施形態におけるリアルタイム・レジストレーション補正部の角度補正量の説明図である。
【図５】本発明に係るレジストレーション補正装置の第三実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１１，１１２ 時刻同期信号受信アンテナ
１２，２０ 同期時刻獲得部
１３ 入力表示部
１４，２１ 統制命令送信部
１５ 目標情報受信部
１６ 距離交会法処理部
１７ 採用交点判定部
１８ 高精度目標判定部
１９ ニアリアルタイム・レジストレーション補正処理部
２２，２６ 補正角処理部
２３ ビーム制御計算機
２４ 目標情報送信部
２５ リアルタイム・レジストレーション補正処理部
Claims (6)
- 目標の距離情報及び方位情報を得るセンサを三つ以上備えた目標探索システムに対して、前記センサの設置方位誤差を補正するレジストレーション補正装置において、
位置が既知である三つ以上の前記センサから同一目標に対して距離情報を入力し、これらの距離情報に基づき当該同一目標の位置を算出し、一つの前記センサの位置と前記算出された同一目標の位置とに基づき当該センサにおける当該同一目標の方位を算出し、当該センサから当該同一目標の方位情報を入力し、この入力された方位情報と前記算出された方位とに基づき前記設置方位誤差を補正するものであって、
前記距離情報の二つずつの組み合わせを作り、これらの組み合せ毎に距離交会法で採用交点を求め、これら全ての採用交点を結ぶ線分により構成される多角形を三角形に分割し、これらの三角形毎の重心点を求め、これらの重心点の平均位置を求めることにより前記同一目標の位置を特定する、
ことを特徴とする目標探索システムのレジストレーション補正装置。 - 前記入力された方位情報と前記算出された方位との差について所定のサンプル数分の平均値を求め、この平均値を当該センサの角度補正量とし、この角度補正量に基づき前記設置方位誤差を補正する、
請求項１記載の目標探索システムのレジストレーション補正装置。 - 前記入力された方位情報と前記算出された方位との差について一サンプル毎に累積的に平均値を求め、この平均値を当該センサの角度補正量とし、この角度補正量に基づき前記設置方位誤差を補正する、
請求項１記載の目標探索システムのレジストレーション補正装置。 - センサ統制装置及び複数の電子走査式のセンサから構成され、
前記センサ統制装置は、統制用時刻同期信号受信アンテナ、統制用同期時刻獲得部、入力表示部、統制命令送信部、目標情報受信部、距離交会法処理部、採用交点判定部、高精度目標判定部及びレジストレーション補正処理部から構成され、
前記センサは、センサ用時刻同期信号受信アンテナ、センサ用同期時刻獲得部、統制命令受信部、補正角処理部、ビーム制御計算機及び目標情報送信部から構成され、
前記統制用同期時刻獲得部は、前記複数のセンサ全てと前記センサ統制装置とのシステム時刻が一致するように、前記統制用時刻同期信号受信アンテナで受信した同期時刻を獲得し、
前記入力表示部は、同一目標、この同一目標に対して前記複数のセンサが同時にセンサビームを走査し位置を測位する測位開始時刻及び測位時間間隔、並びにレジストレーション補正の対象とする前記センサを入力し、
前記統制命令送信部は、前記入力表示部から受信する同一目標、測位開始時刻及び測位時間間隔を、レジストレーション補正の対象とする前記センサへ送信するとともに、前記レジストレーション補正処理部で決定された角度補正量を前記センサへ送信し、
前記目標情報受信部は、前記各センサを中心とする距離及び方位で表される目標情報を当該複数のセンサから受信し、これらの目標情報を前記距離交会法処理部及び前記レジストレーション補正処理部へ送信し、
前記距離交会法処理部は、前記複数の目標情報の中から測位誤差が少ない距離情報のみを利用して、二つの前記センサの組み合わせ全てについて距離条件を同時に満足する点を円の二交点として求め、
前記採用交点判定部は、二つの前記センサの組み合わせ全てについて、前記距離交会法処理部で求めた二交点のうち最適な方を選択して採用交点とし、
前記高精度目標判定部は、全ての前記採用交点を結ぶことにより構成される多角形を三角形の集まりに分割し、各三角形の重心点を求めて各重心点の平均値を高精度目標として決定し、
前記レジストレーション補正処理部は、前記高精度目標判定部からの高精度目標と前記目標情報受信部からの目標情報とを用いて、予め決めたサンプル数分の高精度目標位置とレジストレーション補正の対象とする前記センサで測位した目標情報との角度差の平均値から、当該センサの角度補正量を決定し、
前記センサ用同期時刻獲得部は、前記センサ用時刻同期信号受信アンテナで受信した同期時刻を獲得し、
前記統制命令受信部は、前記統制命令送信部から受信した同一目標、測位開始時刻及び測位時間間隔を前記補正角処理部を経由して前記ビーム制御計算機へ送信し、
前記補正角処理部は、前記統制命令受信部から受信した角度補正量に基づき、前記センサの設置方位誤差を前記ビーム制御計算機に対して電気的に補正し、
前記目標情報送信部は、前記センサ統制装置へ目標情報を送信する、
目標探索システムのレジストレーション補正装置。 - 前記レジストレーション補正処理部に代えて、
前記高精度目標判定部からの高精度目標と前記目標情報受信部からの目標情報とを用いて、一サンプル毎の高精度目標位置とレジストレーション補正の対象とする前記センサで測位した目標情報との角度差の累積的な平均値から、当該センサの角度補正量を決定するレジストレーション補正処理部を設けた、
請求項４記載の目標探索システムのレジストレーション補正装置。 - 前記補正角処理部が前記センサ側ではなく前記センサ統制装置側に設けられた、
請求項４又は５記載の目標探索システムのレジストレーション補正装置。
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