JP3638854B2 - 目標追尾装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機や船舶等を目標とし、レーダ等のセンサによって間欠的に得られる目標位置の観測ベクトルに基づき、複数の目標の航跡を推定する目標追尾装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
センサにより得られた目標位置の観測ベクトルから複数の目標の航跡を求めるために、前時刻までに得られた既存の各航跡に対し、追尾フィルタ処理によって現時刻の位置を予測し、さらに、各航跡に対する現時刻の観測ベクトルの存在期待領域（以後、この領域をゲートと呼ぶ）を算出して、上記ゲート内に実際に取得された観測ベクトルと各航跡との相関処理を行うことにより、現時刻の目標の航跡を推定している。
【０００３】
ここで、実際には、センサから目標以外の誤信号が得られたり、逆にセンサが目標の観測に失敗して、目標の観測ベクトルが得られない場合もある。また、複数の目標が狭い空間に密集していると、１つの航跡のゲート内に、複数の既追尾目標の観測ベクトルが得られたり、あるいは、これまで探知されていなかった新たな目標の観測ベクトルが得られる場合もある。このような状況においても、複数の目標を正しく追尾し続けていくためには、各航跡にいずれの観測ベクトルが対応するかの識別、すなわち相関の判定を高精度に行う必要がある。
【０００４】
従来、このような要求に応える装置として、例えば、以下に示す目標追尾装置が提案されていた。図６は特開平８−２７１６１７号公報に示された従来の目標追尾装置の全体構成を示すブロック図である。図において、１は目標追尾装置、２は空間中の目標の位置を観測して観測ベクトルを得るセンサとしての目標観測装置、３はディスプレイ上に航跡の情報を表示し追尾している目標の状態を示す目標表示装置である。
【０００５】
目標追尾装置１内において、４は既存のクラスタに含まれる全ての航跡に対して現時刻の観測ベクトルの存在期待領域を算出するゲート算出部、５は目標観測装置２から目標追尾装置１に入力された現時刻の観測ベクトル全体から、ゲート算出部４により算出された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、６は目標追尾装置１内のクラスタの全体を示したシステム内クラスタ表、７は観測ベクトル選択部５の出力とシステム内クラスタ表６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するクラスタ新設統合部である。
【０００６】
また、図６の目標追尾装置１内において、８は入力した現時刻の観測ベクトルのうち、各クラスタに属する観測ベクトルをクラスタ毎に示したクラスタ内観測ベクトル表、５１はクラスタ内観測ベクトル表８とクラスタ内の既存仮説の状況を示すデータ群を入力とし、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな航跡と仮説を作成する航跡及び仮説作成部である。
【０００７】
さらに、図６の目標追尾装置１内において、１１はクラスタ内仮説状況データ群であり、１２は既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表、１３は既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表、１４は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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表である。
【０００８】
さらに、図６の目標追尾装置１内において、１６はクラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その評価結果に基づいて仮説数の削減を行う仮説縮小部、１７は、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成するクラスタ分離部で、５２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し、各航跡の情報を目標表示装置３に送出する航跡決定部である。
【０００９】
次に動作について説明する。
図７は、目標追尾において、各航跡と観測ベクトルの相関の判定が困難となる状況の簡単な例を示す図である。図において、Ｔk-1,1 ，Ｔk-1,2 は前時刻までに得られた既存の航跡、Ｐk,1 ，Ｐk,2 は各航跡Ｔk-1,1 ，Ｔk-1,2 の現時刻の予測位置であり、Ｇk,1 ，Ｇk,2 は各既存航跡Ｔk-1,1 ，Ｔk-1,2 に対する現時刻の観測ベクトルの存在期待領域を示すゲートである。さらに、Ｚk,1 ，Ｚk,2 は、現時刻にセンサによって実際に取得された観測ベクトルの位置を示している。
【００１０】
図７の状況では、各航跡にいずれの観測ベクトルが対応するかの相関の判定において、複数の可能性を考慮するすることが必要となる。例えば、観測ベクトルＺk,1 が航跡Ｔk-1,1 に対応し、観測ベクトルＺk,2 が航跡Ｔk-1,2 に対応すると考えることもできれば、観測ベクトルＺk,1 が誤信号または新目標であり、観測ベクトルＺk,2 が航跡Ｔk-1,1 に対応すると考えることもできる。この他にも複数の可能性が考えられる。
【００１１】
これらの中から誤った相関を選択すれば、次時刻以降の予測位置やゲート範囲が狂う等して、結果的に追尾を外してしまう危険性がある。このため、図７の場合のように、航跡と観測ベクトルとの相関が一意に定まらない状況では、上記述べた種々の可能性を仮説として保持したまま追尾処理を続行し、次時刻以降において確率の高いものを選択する延期決定型の方式が有効とされている。従来の目標追尾装置は、このような方式を実現することを目的としている。
【００１２】
なお、上記述べた方式では、図７の場合のように、ゲート内に観測ベクトルを共有する航跡群を一つの単位として仮説の構成を行うことができる。このため、従来の目標追尾装置では、空間内の全航跡を、上記のような航跡群毎に分割して処理を進めている。この処理単位をクラスタと呼ぶ。
【００１３】
以下、図６を用いて動作を詳しく説明する。
まず、現時刻ｔk に目標観測装置２から、目標追尾装置１へ観測ベクトルを入力すると、ゲート算出部４が、前時刻ｔk-1 までに入力された既存のクラスタ群のクラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義された全ての航跡に対し、現時刻ｔk における観測ベクトルの存在期待領域であるゲートを算出する。次に、観測ベクトル選択部５が、各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べることにより、各航跡に相関し得る観測ベクトルを決定する。
【００１４】
次に、クラスタ新設統合部７が、まず、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルについて、この観測ベクトルにより構成される新たなクラスタを作成し、システム内クラスタ表６に定義する。また、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合、これらのクラスタを１つのクラスタとして統合し、システム内クラスタ表６に再定義する。また、統合前の各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１より、統合後のクラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１を再構成する。さらに、このクラスタ新設統合部７は、システム内クラスタ表６に定義されている各クラスタに対し、クラスタ内の一つ以上の航跡と相関し得る観測ベクトルの全体を、クラスタ内観測ベクトル表８に書き込む。
【００１５】
次に、航跡及び仮説作成部５１が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、前時刻ｔk-1 までに作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義されたクラスタ内の既存航跡と、クラスタ内観測ベクトル表８に記述された現時刻ｔk のクラスタ内の観測ベクトル群から、現時刻に対応した航跡を作し、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に再定義すると共に、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と上記作成した現時刻ｔk の航跡との関係から、クラスタ内の現時刻ｔk の新たな仮説を作成し、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に再定義する。
【００１６】
まず、航跡の作成について説明する。ここで、現時刻ｔk の航跡とは、現時刻ｔk に至るまでの各時刻より、たかだか１個（０個又は１個）の観測ベクトルを選んで構成した時系列データであると定義できる。ただし、０個の観測ベクトルの選択は、その時刻において、航跡が探知されなかったことを意味する。また、２つの航跡は、両者を構成する観測ベクトルの全てが同一の場合に限り同一の航跡と見なされる。
【００１７】
現時刻ｔk の航跡は、前時刻ｔk-1 のクラスタ内の航跡の状況より、次のように作成される。まず、クラスタ内に前時刻ｔk-1 の航跡（以下、既存航跡と呼ぶ）が存在する場合、すなわち、このクラスタが今回新規に作成されたクラスタではない場合に、クラスタ内の各既存航跡毎に、以下の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（１）既存航跡のゲート内に存在する各観測ベクトル毎に、該既存航跡に該観測ベクトルを付加した現時刻ｔk の航跡を作成する。
（２）既存航跡が探知されなかったとして、該既存航跡をそのまま保持した現時刻ｔk の航跡を作成する。
【００１８】
上記操作により、一般に１個の既存航跡から複数の航跡が作成される。次に、全てのクラスタについて、クラスタ内の現時刻ｔk の各観測ベクトル毎に、次の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（３）クラスタ内の観測ベクトルより新たに開始する航跡（以下、新航跡と呼ぶ）を作成する。
この操作により、クラスタ内の現時刻ｔk の観測ベクトルと同数の新航跡が作成される。
【００１９】
次に仮説の作成について説明する。ここで、現時刻ｔk の仮説とは、各クラスタにおいて、クラスタ内の現時刻ｔk の航跡を０個以上選んで構成した航跡の集合であると定義できる。２つの仮説は、両者を構成する航跡の全てが同一の場合に限り同一の仮説と見なされる。各仮説は、現時刻ｔk においてクラスタ内のいずれの航跡の組み合わせを選ぶのが正しいかの解釈を表したものである。ただし、仮説に含まれるどの航跡にも属さないクラスタ内の観測ベクトルは、この仮説において誤信号と扱ったことに相当する。特に、０個の航跡を選択した仮説は、クラスタ内の現時刻ｔk に至るまでの全ての観測ベクトルを誤信号と解釈した場合である。
【００２０】
仮説を作成する際の基準は、「同一仮説に属する複数の航跡間で同一の観測ベクトルを共有することがないようにクラスタ内の航跡を選択すること」である。仮説を作成する場合には、上記の基準を満たす全ての航跡の組み合わせを洗い出し、それぞれ別の仮説として作成する必要がある。
【００２１】
ただし、実際に現時刻ｔk の仮説を作成する際には、以下の手順に従うことができる。まず、仮説作成対象のクラスタが、今回新規に作成されたクラスタである場合、このクラスタに登録された１個の観測ベクトルで構成される航跡を選択するとの仮説と、航跡を１つも選択しないとする仮説の２つの仮説を作成すれば良い。また、仮説作成対象のクラスタが既存のクラスタである場合、以下の例に示すように、クラスタ内の前時刻ｔk-1 の仮説（既存仮説）の各々を、上記述べた仮説の基準を満たすように複数の現時刻ｔk の仮説に拡張すれば良い。
【００２２】
例えば、いま、前時刻ｔk-1 の仮説Ｘk-1,r が２つの既存航跡Ｔk-1,1 ，Ｔk-1,2 により構成されており、これらの航跡は上記に述べた仮説の基準を満たしているとする。さらに、既存航跡Ｔk-1,1 のゲート内には現時刻ｔk の観測ベクトルＺk,1 ，Ｚk,2 が得られ、また、既存航跡Ｔk-1,2 のゲート内には観測ベクトルＺk,2 が得られたとする。
【００２３】
すなわち、前述の図７と同じ状況であったとする。このとき、この既存仮説Ｘk-1,r を上記仮説の基準を満たすように拡張することにより、以下の１１個の現時刻ｔk の仮説を作成できる。ここで、｛Ｔk-1,i ，Ｚk,j ｝は、既存航跡Ｔk-1,i に観測ベクトルＺk,j を付加した航跡、｛Ｔk-1,i ｝は、既存航跡Ｔk-1,i が探知されなかったとしてそのまま保持する航跡、｛Ｚk,j ｝は、観測ベクトルＺk,j より新たに開始する新航跡を表す。
Ｘk,1 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝｝
Ｘk,2 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ，Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,3 ＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝｝
Ｘk,4 ＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ，Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,5 ＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,2 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝｝
Ｘk,6 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,1 ｝｝
Ｘk,7 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,8 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,1 ｝，｛Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,9 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ，Ｚk,2 ｝，｛Ｚk,1 ｝｝
Ｘk,10＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,11＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,2 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,1 ｝｝
【００２４】
この例のように、一般に、前時刻ｔk-1 の１個の仮説から現時刻ｔk の複数の仮説が導出される。さらに、現時刻ｔk の仮説の各々が、次時刻において、複数の仮説を生み出す親となる。
【００２５】
次に、図６に戻り、仮説縮小部１６が、各クラスタに対し、クラスタ内仮説状況データ群１１に定義されたクラスタ内の各仮説の確からしさ（各仮説が真である確率）を評価し、その結果によって仮説数を削減するための処理を行う。この処理の目的は、装置内で処理すべきデータ量を一定に抑えることであると共に、航跡及び仮説作成部５１で作成された仮説の中から、重要な仮説のみを抽出することでもある。
【００２６】
具体的な仮説数の削減方法として、上記特開平８−２７１６１７号公報の従来の目標追尾装置では、例えば、以下の方法を適用できるとしている。
（１）最も評価値が高い仮説のみを残す。
（２）評価値がある基準以下の仮説を捨てる。
（３）過去Ｎ時刻分の内容が同一の複数の仮説を１つに統合する。
（４）航跡数が同じで、各航跡の内容（位置、速度等）がほぼ同一の航跡を統合する。
【００２７】
ここで、上記（３）の仮説縮小処理は、前述した航跡及び仮説の定義より、以下のような操作を行うことに相当する。まず、クラスタ内の各航跡から、最新より過去Ｎ時刻分の観測ベクトルを残し、それよりも古いデータを削除する。この結果、観測ベクトルの構成が同一となった航跡を同一の航跡と見なすことができる。次に、上記操作により、航跡の構成が同一となった仮説を同一の仮説であるとみなして１つに統合する。このとき、統合後の仮説の評価値は、統合前の仮説群の評価値の和によって算出する。以上の操作によって、クラスタ内の航跡及び仮説の数が減少する。
【００２８】
次に、クラスタ分離部１７が、上記仮説縮小処理を行ったことにより、各クラスタがクラスタ分離可能となったかどうかを判定し、分離可能である場合に、該クラスタを複数のクラスタに分離する。ここで、クラスタは、厳密には以下のように定義される。
【００２９】
すなわち、航跡Ｔi とＴj が少なくとも一つの観測ベクトルを共有する場合、航跡Ｔi とＴj を類似航跡と呼び、Ｔi 〜Ｔj と書く。さらに、航跡Ｔi とＴj において、
Ｔi ＝Ｔi1〜Ｔi2〜・・・〜Ｔin＝Ｔj
となるＴi1，Ｔi2，・・・，Ｔinが存在する場合に限り、
Ｔi ≡Ｔj
と定義する。この関係は、反射律、対称律、推移律を満足する同値関係である。全航跡は、この同値関係により互いに素な複数の類（部分集合）に分けることができる。この類をクラスタと呼ぶ。
【００３０】
クラスタ分離部１７は、上記定義に従い、各クラスタが複数のクラスタに分離可能か否かを判定し、分離可能の場合には該クラスタを複数に分離する。また、分離後のそれぞれのクラスタについて、クラスタ内の仮説を分離前のクラスタの仮説をもとに再構成し、クラスタ内仮説状況データ群１１を再構成する。クラスタ分離により、それぞれの仮説の規模が縮小するため、装置全体として仮説の更新に必要な処理量が減少するという効果が生まれる。
【００３１】
さらに、あるクラスタから、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離可能となった場合で、しかも、分離前のクラスタ内に、この航跡を構成する観測ベクトルの全てを誤信号と扱った仮説が存在しない場合、この航跡は分離前のクラスタ内で全ての仮説に採択されていたことを意味する。したがって、この航跡は相関に係わる不確かさが解消された航跡である。特に、この航跡が初探知の観測ベクトルで開始されて以来、初めて１つの航跡のみでクラスタ分離された場合は、この航跡が追尾しようとする目標の存在が確定した場合である。通常、このような状態は、この目標の追尾が「確立した」と定義される。
【００３２】
ただし、このように一旦追尾が確立した航跡も、次時刻以降の観測ベクトルによって、再び、複数の航跡に分岐して仮説の作成が行われることに注意すべきである。この際の処理は、既に確立した航跡を更新、維持していくことが目的である。さらに、一旦確立した航跡のクラスタが、クラスタ新設統合部７の処理により、他のクラスタと統合される場合もあり得る。
【００３３】
次に、航跡決定部５２において、各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１の中を調べ、クラスタ内仮説表１２に定義されたクラスタ内の現時刻ｔK の仮説の中から、最善の一つの仮説、例えば仮説縮小部１６で算出した確からしさの評価値が最も高い仮説を選択することによって目標の数及び航跡を決定し、目標表示装置３に出力する。なお、前記特開平８−２７１６１７号公報では明確に述べられていないものの、通常、目標追尾装置では、上記のように決定した航跡の持つ時系列データに対し、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４の情報を読み出して、カルマンフィルタ等の追尾フィルタを適用して、最新時刻の目標の位置や速度等の平滑値を算出し、これらの算出結果を目標表示装置３に送って、ディスプレイ上に表示するのが一般的である。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の目標追尾装置は以上のように構成されており、既に追尾が確立した航跡と、ある観測ベクトルより作成を開始したものの、まだ、追尾が確立していない航跡とを明確に区別して処理を行っていないため、運用者は、表示される航跡が、確立済みの航跡であるのか、未確立の航跡であるのかの識別をすることができないという課題があった。また、従来の目標追尾装置は、作成した各航跡を、いずれの目標を追尾するものであるかによって明確に区別するように処理を行っていないため、運用者は、前時刻ｔk-1 に表示された航跡の各々が、現時刻ｔk のいずれの航跡に対応しているのか（同一の目標を追尾した結果であるのか）を判断しにくいという課題があった。
【００３５】
さらに、仮説数を削減する場合に、過去Ｎ時刻分の内容が同一の仮説を統合する方法で仮説数の削減処理を行うため、クラスタ内の各航跡がいずれの目標に対応するかに拘わらず、互いに異なる目標を追尾しようとして作成された航跡同士を同一視してしまうという課題があった。
【００３６】
さらに、複数の目標が近接し相関判定が困難な場合に、出力される航跡数や各航跡の位置や速度等が、時刻毎に頻繁に変動し、運用者が実際の状況を把握しにくいという課題があった。
【００３７】
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、既に追尾が確立した航跡であるか、未確立の航跡であるかを識別できると共に、既に確立済みの航跡が、いずれの目標を追尾しようとして作成された航跡であるかを識別できる目標追尾装置を得ることを目的とする。
【００３８】
さらに、仮説数を削減する際に、互いに異なる目標を追尾しようとして作成された航跡同士を同一視する矛盾を生じさせない目標追尾装置を得ることを目的とする。
【００３９】
さらに、出力する各航跡の位置、速度の平滑値を決定する際に、位置、速度等の変動が少ない、安定した航跡情報を出力する目標追尾装置を得ることを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る目標追尾装置は、既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表と、既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表と、既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表と、既存のクラスタ内にある全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号を定義したクラスタ内航跡−目標番号表と、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された全ての航跡に対して、現時刻の観測ベクトルの存在期待領域である各航跡のゲートを算出するゲート算出部と、入力された現時刻の観測ベクトル全体から、上記ゲート算出部により算出された各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べ、各航跡に相関し得る観測ベクトルを選択する観測ベクトル選択部と、上記観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表及び上記クラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ新設統合部と、クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義すると共に、上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号を決定して、上記クラスタ内航跡−目標番号表に再定義する目標番号対応型航跡作成部と、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、上記目標番号対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表及び上記クラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ分離部と、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して付与された新規の目標番号を上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義する追尾確立判定部と、追尾が確立した航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部と、上記クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号を付随させて出力する目標番号対応型航跡決定部とを備えたものである。
【００４１】
この発明に係る目標追尾装置は、既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表と、既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表と、既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表と、既存のクラスタ内にある全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号と、追尾が確立した航跡であるか否かを示す航跡状態フラグを定義したクラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表と、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された全ての航跡に対して、現時刻の観測ベクトルの存在期待領域である各航跡のゲートを算出するゲート算出部と、入力された現時刻の観測ベクトル全体から、上記ゲート算出部により算出された各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べ、各航跡に相関し得る観測ベクトルを選択する観測ベクトル選択部と、上記観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びに上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ新設統合部と、クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義し、上記クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号及び航跡状態フラグを決定して、上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に再定義すると共に、作成した新航跡に対して、付与された目標番号と、追尾が確立していない航跡であることを示す航跡状態フラグを、上記クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグに再定義する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部と、新航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部と、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、上記目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びに上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ分離部と、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して変更された航跡状態フラグを上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義する追尾確立判定部と、追尾が確立した航跡に対して、追尾が確立したことを示す航跡状態フラグに変更する航跡状態フラグ変更部と、上記クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号と航跡状態フラグを付随させて出力する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部とを備えたものである。
【００４２】
この発明に係る目標追尾装置は、仮説縮小部が、クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、クラスタ内の各航跡から最新のＮ時刻よりも古い観測ベクトルを削除し、クラスタ内の航跡を観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類し、同一グループに分類された航跡を同一航跡とみなした結果、航跡の構成が同一となった複数の仮説を１つの仮説に統合し、統合後の仮説の評価値を統合前の仮説群の評価値より算出し、上記観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループの中から１つの航跡のみを選択して残りを削除するものである。
【００４３】
この発明に係る目標追尾装置は、仮説縮小部が、クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、クラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得し、クラスタ内の仮説を上記Ｎ時刻前の仮説の番号が同一の仮説毎に分類し、上記分類した仮説の各グループ毎にグループ内の仮説の評価値の合計値を算出し、上記評価値の合計値が最大となる仮説のグループを選択し、上記選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除し、クラスタ内に残存する仮説のいずれにも含まれることのない航跡をクラスタ内から削除するものである。
【００４４】
この発明に係る目標追尾装置は、目標番号対応型航跡決定部が、各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、上記選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、上記抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、上記抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、上記抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、上記分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を、目標番号と共に出力するものである。
【００４５】
この発明に係る目標追尾装置は、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部が、各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、上記選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、上記抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、上記抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、上記抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、上記分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を目標番号及び航跡状態フラグと共に出力するものである。
【００４６】
【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．
図１はこの発明の実施の形態１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１において、１は目標追尾装置、２は空間中の目標の位置を観測して観測ベクトルを得るセンサとしての目標観測装置、３はディスプレイ上に航跡を表示し追尾している目標の状態を示す目標表示装置である。
【００４７】
図１の目標追尾装置１内において、４は既存のクラスタに含まれる全ての航跡に対して現時刻ｔk の観測ベクトルの存在期待領域を算出するゲート算出部、５は目標観測装置２より目標追尾装置１に入力された現時刻ｔk の観測ベクトル全体から、ゲート算出部４により算出された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、６は目標追尾装置１内のクラスタの全体を示したシステム内クラスタ表、７は観測ベクトル選択部５の出力とシステム内クラスタ表６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すると共に、新しいクラスタを作成するクラスタ新設統合部である。
【００４８】
また、図１の目標追尾装置１内において、８は上記入力した現時刻ｔk の観測ベクトルのうち、各クラスタに属する観測ベクトルをクラスタ毎に示したクラスタ内観測ベクトル表で、９はクラスタ内観測ベクトル表８とクラスタ内の既存航跡及びその目標番号を入力し、現時刻ｔk の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな航跡を作成し、その航跡の目標番号を決定する目標番号対応型航跡作成部、１０はクラスタ内の既存仮説と上記作成した現時刻ｔk の航跡より、現時刻ｔk の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成する仮説作成部である。
【００４９】
さらに、図１の目標追尾装置１内において、１１はクラスタ内仮説状況データ群であり、１２は既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表、１３は既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表、１４は既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表、１５は既存のクラスタ内の全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号を定義したクラスタ内航跡−目標番号表である。
【００５０】
さらに、図１の目標追尾装置１内において、１６はクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部、１７は仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成するクラスタ分離部、１８は１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定する追尾確立判定部、１９は航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部、２０は目標追尾装置１内で使用されている目標番号の全体を定義したシステム内目標番号表である。
【００５１】
さらに、図１の目標追尾装置１内において、２１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し、各航跡に付与された目標番号の情報を含む、各航跡の情報を目標表示装置３に送出する目標番号対応型航跡決定部である。なお、図１において、図６に示した従来の目標追尾装置と同一の構成部位には同一の符号を付している。
【００５２】
次に動作について説明する。
まず、時刻ｔk に目標観測装置２から、目標追尾装置１へ観測ベクトルを入力すると、ゲート算出部４が、前時刻ｔk-1 までに入力された既存のクラスタ群のクラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義された全ての航跡に対し、現時刻ｔk における観測ベクトルの存在期待領域であるゲートを算出する。次に、観測ベクトル選択部５が、各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べることにより、各航跡に相関し得る観測ベクトルを決定する。
【００５３】
次に、クラスタ新設統合部７が、まず、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルについて、この観測ベクトルにより構成される新たなクラスタを作成し、システム内クラスタ表６に定義する。また、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合、これらのクラスタを１つのクラスタとして統合し、システム内クラスタ表６に再定義する。さらに、統合前の各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１より、統合後のクラスタ内仮説状況データ群１１を再構成する。さらに、このクラスタ新設統合部７は、システム内クラスタ表６に定義されている各クラスタに対し、クラスタ内の１つ以上の航跡と相関し得る観測ベクトルの全体をクラスタ内観測ベクトル表８に書き込む。
【００５４】
次に、目標番号対応型航跡作成部９が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、前時刻ｔk-1 に作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義されたクラスタ内の既存航跡と、クラスタ内観測ベクトル表８に記述された現時刻ｔk のクラスタ内の観測ベクトル群から、現時刻ｔk に対応した航跡を作成し、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に再定義する。この処理における航跡の作成方法は、前述した図６の従来の目標追尾装置における航跡及び仮説作成部５１での処理の場合と同様である。
【００５５】
すなわち、まず、クラスタ内に既存航跡が存在する場合に、各既存航跡毎に、以下の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（１）既存航跡のゲート内に存在する各観測ベクトル毎に、該既存航跡に該観測ベクトルを付加した現時刻ｔk の航跡を作成する。
（２）既存航跡が探知されなかったとして、該既存航跡をそのまま保持した現時刻ｔk の航跡を作成する。
さらに、クラスタ内の現時刻ｔk の各観測ベクトル毎に、以下の操作により現時刻の航跡を作成する。
（３）クラスタ内の観測ベクトルより開始する新航跡を作成する。
【００５６】
なお、このクラスタが、クラスタ新設統合部７により、現時刻ｔk に新設されたクラスタである場合、上記（３）の操作により、クラスタ内には、このクラスタに定義された１個の観測ベクトルより開始する１個の航跡が作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義される。
【００５７】
次に、目標番号対応型航跡作成部９は、クラスタ内航跡−目標番号表１５に定義されたクラスタ内の既存航跡の持つ目標番号をもとに、上記作成した現時刻ｔk の各航跡の目標番号を決定して、該目標番号をクラスタ内航跡−目標番号表１５に再定義する。ここで、目標番号とは、装置内に保持されている各航跡が、実際に存在すると判定された目標のいずれを追尾しようとする航跡であるかを表す識別番号であると定義し、上記各目標対応に、例えば正の整数で与える。目標番号対応型航跡作成部９による現時刻ｔk の航跡に対する目標番号の決定方法は単純である。すなわち、現時刻ｔk の航跡が、上記現時刻ｔk の航跡の作成方法で述べた（１）または（２）の手順により、既存航跡から作成した航跡である場合に、この航跡の目標番号は既存航跡の持つ目標番号をそのまま継承する。また、現時刻ｔk の航跡が、上記（３）の手順で作成した新航跡である場合は、この航跡がまだ追尾が確立していない航跡であることを意味する仮の目標番号として、例えば「０」を付与する。
【００５８】
次に、仮説作成部１０が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と上記作成した現時刻ｔk の航跡との関係から、クラスタ内の現時刻の新たな仮説を作成して、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に再定義する。この処理における仮説の作成方法は、前述した図６の従来の目標追尾装置における航跡及び仮説作成部５１での処理の場合と同様である。すなわち、仮説作成対象のクラスタが、今回新規に作成されたクラスタである場合は、このクラスタに登録された１個の観測ベクトルで構成される航跡を選択するとの仮説と、航跡を１つも選択しないとする仮説の２つの仮説を作成し、これらをこのクラスタ内の初期の仮説としてクラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に設定する。また、仮説作成対象のクラスタが既存のクラスタの場合には、クラスタ内の各既存仮説を、「同一仮説に属する複数の航跡間で同一の観測ベクトルを共有することのないようにクラスタ内の航跡を選択する」との基準を満たすように、複数の仮説に拡張することにより現時刻の仮説を作成し、これらをクラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義する。
【００５９】
次に、仮説縮小部１６が、各クラスタに対し、クラスタ内仮説状況データ群１１に示されたクラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その結果によって仮説数を削減するための処理を行う。ここで、具体的な仮説の削減方法としては、例えば、従来の目標追尾装置で述べた以下の方法を適用できる。
（１）最も評価値が高い仮説のみを残す。
（２）評価値がある基準以下の仮説を捨てる。
また、この他にも、例えば次のような方法を適用することが可能である。
（３）評価値が高い順に所定個数の仮説のみを残す。
（４）評価値の累計値が所定の基準に達するまで、評価値の高いものから順に仮説を選択し、他を捨てる。
【００６０】
次に、クラスタ分離部１７が、上記仮説縮小処理を行ったことにより、各クラスタがクラスタ分離可能となったかどうかを判定し、分離が可能である場合に、該クラスタを複数のクラスタに分離する。また、分離後のそれぞれのクラスタについて、クラスタ内の仮説を分離前のクラスタの仮説をもとに再構成し、クラスタ内仮説状況データ群１１に再定義する。
【００６１】
次に、追尾確立判定部１８が、クラスタ分離部１７の処理により、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に限り、該クラスタに含まれる航跡に対し、追尾が確立したか否かの判定が必要であるかを調べ、必要である場合に判定を行う。ここで、上記１つの航跡のみでクラスタ分離された航跡が、目標番号として、仮の目標番号を示す「０」以外の数値を持つ場合、この航跡についての追尾確立判定は不要である。逆に、該航跡が仮の目標番号を示す「０」を持つ場合は、この航跡の追尾確立判定が必要である。また、この航跡について、追尾が確立したか否かの判定基準は、この航跡が分離前のクラスタにおいて、全ての仮説に採択されていたかどうかである。すなわち、分離前のクラスタで、上記航跡が全ての仮説に含まれていた場合に限り、追尾が確立したと判定する。追尾が確立したと判定された場合、追尾確立判定部１８は、該航跡を目標番号付与部１９に送る。
【００６２】
次に、目標番号付与部１９は、追尾確立判定部１８より、新たに追尾が確立した航跡が送られてきた場合に、システム内目標番号表２０内を参照し、目標追尾装置１内でまだ使用されていない任意の正の整数の目標番号、例えば、最も若い番号を選定して、これをシステム内目標番号表２０に登録すると共に、上記送られてきた航跡に該目標番号を付与して追尾確立判定部１８へ返す。追尾確立判定部１８は、この航跡に対し、クラスタ内航跡−目標番号表１５に付与した目標番号を再定義する。
【００６３】
次に、目標番号対応型航跡決定部２１において、各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１の中を調べ、クラスタ内仮説表１２に定義されたクラスタ内の現時刻ｔk の仮説の中から、最善の一つの仮説、例えば仮説縮小部１６で算出した確からしさの評価値が最も高い仮説を選択する。そして、上記選択した仮説について、仮説内航跡表１３に定義された仮説内の各航跡に対して、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４の情報を読み出して、追尾フィルタを適用して現時刻の目標の位置、速度の平滑値を算出する。これらの算出結果に、各航跡のクラスタ内航跡−目標番号表１５に定義された目標番号を付随させて、目標表示装置３に送る。
【００６４】
以上のように、この実施の形態１によれば、追尾が確立した航跡毎に正の整数の固有の目標番号を付与すると共に、既に目標番号が付与されている既存航跡を継続して作成する現時刻ｔk の航跡には、該既存航跡の目標番号を継承するように構成し、一方、まだ追尾が確立していない航跡に対しては、仮の目標番号である「０」を付与することにより、既に確立した航跡との区別を明確にし、さらに、目標表示装置３に送出する航跡情報に、各航跡の目標番号を付随して出力するように構成しているため、目標表示装置３側では、既に追尾が確立済みの航跡と未確立の航跡を区別して表示することや、追尾が確立済みの航跡のみを選択して表示することができると共に、確立済みの航跡については、各航跡の目標番号を表示することができるという効果が得られる。この結果、運用者は、既に確立済みの航跡がいずれであるかを知ることや、例えば前時刻ｔk-1 に表示された航跡と現時刻ｔk に表示された航跡のいずれが対応するか等の時間的なつながりを知ることができるという効果が得られる。
【００６５】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２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において、１は目標追尾装置、２は空間中の目標の位置を観測して観測ベクトルを得るセンサとしての目標観測装置、３はディスプレイ上に航跡を表示し追尾している目標の状態を示す目標表示装置である。
【００６６】
図２の目標追尾装置１内において、４は既存のクラスタに含まれる全ての航跡に対して現時刻の観測ベクトルの存在期待領域を算出するゲート算出部、５は目標観測装置２から目標追尾装置１に入力された現時刻ｔk の観測ベクトル全体から、ゲート算出部４により算出された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、６は目標追尾装置１内のクラスタの全体を示したシステム内クラスタ表、７は観測ベクトル選択部５の出力とシステム内クラスタ表６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するクラスタ新設統合部である。
【００６７】
また、図２の目標追尾装置１内において、８は入力した現時刻ｔk の観測ベクトルのうち、各クラスタに属する観測ベクトルをクラスタ毎に定義したクラスタ内観測ベクトル表、３１はクラスタ内観測ベクトル表８と、クラスタ内の既存航跡及びその目標番号と航跡状態フラグとを入力し、現時刻ｔk の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな航跡を作成し、その航跡の目標番号と航跡状態フラグとを決定する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部、１０はクラスタ内の既存仮説と上記作成した現時刻ｔk の航跡より、現時刻ｔk の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成する仮説作成部である。
【００６８】
さらに、図２の目標追尾装置１内において、１１はクラスタ内仮説状況データ群であり、１２は既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表、１３は既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表、１４は既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表、３２は既存のクラスタ内の全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号及び航跡状態フラグを定義したクラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表である。
【００６９】
さらに、図２の目標追尾装置１内において、１６はクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部、１７は仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成するクラスタ分離部、１８は１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定する追尾確立判定部、３３は追尾が確立した航跡に対し航跡状態フラグを変更する航跡状態フラグ変更部である。
【００７０】
さらに、図２の目標追尾装置１内において、１９は航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部、２０は目標追尾装置１内で使用されている目標番号の全体を示したシステム内目標番号表、３４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して、各航跡に付与された目標番号と航跡状態フラグの情報を含む、各航跡の情報を目標表示装置３に送出する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部である。なお、図２において、図６に示した従来の目標追尾装置、図１に示した実施の形態１の目標追尾装置と同一の構成部位には同一の符号を付している。
【００７１】
次に動作について説明する。
まず、時刻ｔk に目標観測装置２から、目標追尾装置１へ観測ベクトルを入力すると、ゲート算出部４が、前時刻ｔk-1 までに入力された既存のクラスタ群のクラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義された全ての航跡に対し、現時刻ｔk における観測ベクトルの存在期待領域であるゲートを算出する。次に、観測ベクトル選択部５が、各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べることにより、各航跡に相関し得る観測ベクトルを決定する。
【００７２】
次に、クラスタ新設統合部７が、まず、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルについて、この観測ベクトルにより構成される新たなクラスタを作成し、システム内クラスタ表６に定義する。また、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合、これらのクラスタを１つのクラスタとして統合し、システム内クラスタ表６に再定義する。また、統合前の各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１より、統合後のクラスタ内仮説状況データ群１１を再構成する。さらに、このクラスタ新設統合部７はシステム内クラスタ表６に定義されている各クラスタに対し、クラスタ内の１つ以上の航跡と相関し得る観測ベクトルの全体を、クラスタ内観測ベクトル表８に書き込む。
【００７３】
次に、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、前時刻ｔk-1 に作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義されたたクラスタ内の既存航跡と、クラスタ内観測ベクトル表８に記述された現時刻ｔk のクラスタ内の観測ベクトル群から、現時刻ｔk に対応した航跡を作成し、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に再定義する。この処理における航跡の作成方法は、前述した図６の従来の目標追尾装置における航跡及び仮説作成部５１での処理の場合と同様である。すなわち、まず、クラスタ内に既存航跡が存在する場合に、各既存航跡毎に、以下の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（１）既存航跡のゲート内に存在する各観測ベクトル毎に、該既存航跡に該観測ベクトルを付加した現時刻の航跡を作成する。
（２）既存航跡が探知されなかったとして、該既存航跡をそのまま保持した現時刻の航跡を作成する。
さらに、クラスタ内の現時刻ｔk の各観測ベクトル毎に、以下の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（３）クラスタ内の観測ベクトルより開始する新航跡を作成する。
【００７４】
なお、このクラスタが、クラスタ新設統合部７により、現時刻ｔk に新設されたクラスタである場合、上記（３）の操作により、クラスタ内には、このクラスタに定義された１個の観測ベクトルより開始する１個の航跡が作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義される。
【００７５】
次に、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１は、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に定義されたクラスタ内の既存航跡の持つ目標番号、航跡状態フラグをもとに、上記作成した現時刻ｔk の各航跡の目標番号、航跡状態フラグを決定し、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に再定義する。ここで、目標番号とは、装置内に保持されている各航跡が、実際に存在すると判定された目標のいずれを追尾しようとする航跡であるかを表す識別番号であると定義し、上記各目標対応に、例えば正の整数で与える。また、航跡状態フラグは、各航跡が既に追尾が確立した航跡であるか否かを表す識別フラグであると定義し、例えば、既に追尾が確立した航跡である場合にフラグ「１」を、まだ追尾が確立していない場合にフラグ「０」を与える。
【００７６】
目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１による現時刻ｔk の航跡に対する目標番号及び航跡状態フラグの決定方法は以下の通りである。まず、現時刻ｔk の航跡が、上記現時刻ｔk の航跡の作成方法で述べた（１）又は（２）の手順により既存航跡から作成した航跡である場合、この航跡の目標番号及び航跡状態フラグは、既存航跡の持つ目標番号と航跡状態フラグをそのまま継承する。次に、現時刻ｔk の航跡が、上記（３）の手順で作成した新航跡である場合は、この航跡を目標番号付与部１９に送ることにより取得される新規の目標番号を、この航跡の目標番号とする。また、上記新航跡の航跡状態フラグは、この航跡がまだ追尾が確立していない航跡であることを意味するフラグ「０」を与える。
【００７７】
目標番号付与部１９は、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１より新航跡が送られてきた場合に、システム内目標番号表２０内を参照し、目標追尾装置１内でまだ使用されていない任意の正の整数の目標番号、例えば、最も若い番号を選定して、これをシステム内目標番号表２０に登録すると共に、上記送られてきた新航跡に該目標番号を付与して、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１へ返す。目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１は、新航跡に付与された目標番号と、追尾が確立していないことを示す航跡状態フラグを、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に定義する。
【００７８】
次に、仮説作成部１０が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と上記作成した現時刻ｔk の航跡との関係から、クラスタ内の現時刻ｔk の新たな仮説を作成し、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に再定義する。この処理における仮説の作成方法は、前述した図６の従来の目標追尾装置における航跡及び仮説作成部５１での処理の場合と同様である。すなわち、仮説作成対象のクラスタが、今回新規に作成されたクラスタである場合は、このクラスタに登録された１個の観測ベクトルで構成される航跡を選択するとの仮説と、航跡を１つも選択しないとする仮説の２つの仮説を作成し、これらをこのクラスタの初期の仮説としてクラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義する。また、仮説作成対象のクラスタが既存のクラスタの場合は、クラスタ内の各既存仮説を、「同一仮説に属する複数の航跡間で同一の観測ベクトルを共有することのないようにクラスタ内の航跡を選択する」との基準を満たすように、複数の仮説に拡張することにより現時刻の仮説を作成し、これらをクラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義する。
【００７９】
次に、仮説縮小部１６が、各クラスタに対し、クラスタ内仮説状況データ群１１に定義されたクラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その結果によって仮説数を削減するための処理を行う。ここで、具体的な仮説の削減方法としては、例えば、従来の目標追尾装置で述べた以下の方法を適用できる。
（１）最も評価値が高い仮説のみを残す。
（２）評価値がある基準以下の仮説を捨てる。
また、この他にも、例えば次のような方法を適用することが可能である。
（３）評価値が高い順に所定個数の仮説のみを残す。
（４）評価値の累計値が所定の基準に達するまで、評価値の高いものから順に仮説を選択し、他を捨てる。
【００８０】
次に、クラスタ分離部１７が、上記仮説縮小処理を行ったことにより、各クラスタがクラスタ分離可能となったかどうかを判定し、分離可能である場合に、該クラスタを複数のクラスタに分離する。また、分離後のそれぞれのクラスタについて、クラスタ内の仮説を分離前のクラスタの仮説をもとに再構成し、クラスタ内仮説状況データ群１１に再定義する。
【００８１】
次に、追尾確立判定部１８が、上記クラスタ分離部１７の処理により、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に限り、該クラスタに含まれる航跡に対し、追尾が確立したか否かの判定が必要であるかを調べ、必要である場合に、その判定を行う。ここで、上記１つの航跡のみでクラスタ分離された航跡の航跡状態フラグが「１」である場合は、この航跡についての追尾確立判定は不要である。逆に、該航跡の航跡状態フラグが「０」である場合は、この航跡の追尾確立判定が必要である。また、この航跡について、追尾が確立したか否かの判定基準は、この航跡が分離前のクラスタにおいて、全ての仮説に採択されていたかどうかである。すなわち、分離前のクラスタで、上記航跡が全ての仮説に含まれていた場合に限り、追尾が確立したと判定する。追尾が確立したと判定された場合、追尾確立判定部１８は該航跡を航跡状態フラグ変更部３３に送る。
【００８２】
航跡状態フラグ変更部３３では、追尾確立判定部１８より新たに追尾が確立した航跡が送られてきた場合に、この航跡の航跡状態フラグを「０」から「１」に変更し追尾確立判定手段１８へ返す。追尾確立判定手段１８は、この航跡に対して、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に、変更した航跡状態フラグを再定義する。
【００８３】
次に、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部３４において、各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１の中を調べ、クラスタ内仮説表１２に定義されたクラスタ内の現時刻ｔk の仮説の中から、最善の一つの仮説、例えば仮説縮小部１６で算出した確からしさの評価値が最も高い仮説を選択する。そして、上記選択した仮説について、仮説内航跡表１３に定義された仮説内の各航跡に対して、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４の情報を読み出して、追尾フィルタを適用して現時刻ｔk の目標の位置、速度の平滑値を算出する。これらの算出結果に、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に定義された各航跡の目標番号と航跡状態フラグを付随させて目標表示装置３に送る。
【００８４】
以上のように、この実施の形態２によれば、各時刻の観測ベクトルより開始する航跡毎に正の整数の固有の目標番号を付与すると共に、既に目標番号が付与されている既存航跡を継続して作成する現時刻ｔk の航跡には、該既存航跡の目標番号を継承するように構成し、また、各航跡毎に与えられる航跡状態フラグにより、その航跡が既に追尾が確立した航跡であるか、まだ確立していない航跡であるかを明確に区別するように構成して、さらに、目標表示装置３に送出する航跡情報に、各航跡の目標番号と航跡状態フラグを付随して出力するように構成しているため、目標表示装置３側では、既に追尾が確立済みの航跡と未確立の航跡を区別して表示することができると共に、追尾が確立済みの航跡のみを選択して表示することができるという効果が得られる。また、確立済みの航跡であるか未確立の航跡であるかに関わらず、各航跡の目標番号を表示することができるという効果が得られる。この結果、運用者は、既に確立済みの航跡がいずれであるかを知ることや、例えば前時刻tk-1 に表示された航跡と現時刻ｔk に表示された航跡のいずれが対応するか等の時間的なつながりを知ることができるという効果が得られる。
【００８５】
実施の形態３．
この実施の形態による目標追尾装置の全体構成は、実施の形態１の図１，実施の形態２の図２のうちのいずれでも良い。図３はこの発明の実施の形態３による仮説縮小部１６の処理方法を示すフローチャートである。
【００８６】
図３において、ＳＴ１はクラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出する評価値算出ステップ、ＳＴ２はクラスタ内の各航跡から最新のＮ時刻よりも古い観測ベクトルを削除する観測ベクトル削除ステップ、ＳＴ３はクラスタ内の航跡を観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類する航跡分類ステップ、ＳＴ４は同一グループに分類された航跡を同一航跡とみなした結果、航跡の構成が同一となった複数の仮説を１つの仮説に統合する仮説統合ステップ、ＳＴ５は統合後の仮説の評価値を統合前の仮説群の評価値より算出する評価値統合ステップ、ＳＴ６は上記観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループの中から１つの航跡のみを選択して残りを削除する航跡削除ステップである。
【００８７】
次に動作について説明する。
ステップＳＴ１において、クラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その評価値を算出する。ステップＳＴ２において、クラスタ内の各航跡について、その航跡が最新のＮ時刻よりも古い時刻の観測ベクトルを持っているかどうかを調べて、持っている場合に、該航跡から上記古い時刻の観測ベクトルを削除する。ステップＳＴ３において、クラスタ内の全ての航跡を、航跡を構成する観測ベクトルが全て同一で、かつ、航跡に付与された目標番号が同一であるものどうしを同一のグループに属する航跡として、複数のグループに分類する。
【００８８】
ステップＳＴ４において、上記航跡の分類により、同一のグループに属することとなった航跡同士は同一の航跡であると見なすことにより、航跡の構成が同一となったクラスタ内の複数の仮説を１つに統合する。ここで、仮説を１つに統合する場合は、航跡の構成が同一となった複数の仮説の中から１つのみをクラスタ内に残し、他の仮説を削除すれば良い。ステップＳＴ５において、上記ステップＳＴ４の操作により統合されることになった複数の仮説の上記ステップＳＴ１で算出した評価値の和を算出して、この算出結果を統合後の仮説の評価値として設定する。ステップＳＴ６において、上記ステップＳＴ３の操作で得られた各航跡のグループに対し、グループ内の１個の航跡のみをクラスタ内に残し、他の航跡を削除する。
【００８９】
以上のように、この実施の形態３の仮説縮小部１６によれば、過去Ｎ時刻分の観測ベクトルの構成が同一であるかの条件のみでなく、目標番号が同一であるかの条件によって、複数の航跡を同一視し、仮説数の削減を行うように構成しているため、異なる目標を追尾しようとして作成された航跡同士を同一視するような矛盾を犯すことなく仮説数を削減できるという効果が得られる。
【００９０】
実施の形態４．
この実施の形態による目標追尾装置の全体構成は、実施の形態１の図１，実施の形態２の図２のうちのいずれでも良い。図４はこの発明の実施の形態４による仮説縮小部１６の処理方法を示すフローチャートである。
【００９１】
図４において、ＳＴ１はクラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出する評価値算出ステップ、ＳＴ１１はクラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得する親仮説番号取得ステップ、ＳＴ１２はクラスタ内の仮説を上記Ｎ時刻前の仮説の番号が同一の仮説毎に分類する仮説分類ステップ、ＳＴ１３は上記分類した仮説の各グループ毎にグループ内の仮説の評価値の合計値を算出する評価値合計ステップ、ＳＴ１４は上記評価値の合計値が最大となる仮説のグループを選択する仮説グループ選択ステップ、ＳＴ１５は上記選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除する仮説削除ステップ、ＳＴ１６はクラスタ内に残存する仮説のいずれにも含まれることのない航跡をクラスタ内から削除する航跡削除ステップである。
【００９２】
次に動作について説明する。
ステップＳＴ１において、クラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その評価値を算出する。ステップＳＴ１１において、クラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得する。
【００９３】
ここで、このステップＳＴ１１の処理は以下に述べる意味を持つものである。すなわち、従来の技術の説明でも述べたように、この発明の目標追尾装置では、前時刻ｔk-1 の１個の仮説より現時刻ｔk の複数の仮説が作成され、これらの現時刻ｔk の各仮説から、さらに次時刻の複数の仮説が作成されるというように、言わばツリー状に仮説が作成されていく。したがって、例えば現時刻ｔk のある仮説と、この仮説を作成する源となった前時刻ｔk-1 の仮説の関係は親子関係と見なすことができ、現時刻の任意の仮説について、その仮説の親となる前時刻ｔk-1 の仮説は必ず１つである。
【００９４】
さらに、この関係を過去Ｎ時刻分たどれば、現時刻ｔk の任意の仮説について、その仮説のＮ時刻前の親を特定することができる。ステップＳＴ１１の処理は、現時刻ｔk の各仮説について、上記のごとくＮ時刻前の親を特定することを意味する。なお、ステップＳＴ１１の処理を実現するためには、各時刻における仮説作成部１０の処理で、新たに作成した仮説に、例えば１から始まる通し番号を振ると共に、各仮説に対し、その仮説の作成元となった過去Ｎ時刻分の上記仮説番号の履歴の情報を持たせてクラスタ内に保存しておけば良い。
【００９５】
ステップＳＴ１２において、クラスタ内の全ての仮説を、上記ステップＳＴ１１で取得したＮ時刻前の仮説の番号が同一であるものどうしを同一のグループに属するとして、複数の仮説のグループに分類する。ステップＳＴ１３において、上記ステップＳＴ１２で得られた仮説の各グループ毎に、グループ内の仮説の評価値を合計する。ステップＳＴ１４において、全ての仮説のグループから上記ステップＳＴ１３で得られた評価値の合計値が最大となるグループを選択する。ステップＳＴ１５において、上記ステップＳＴ１４で選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除する。ステップＳＴ１６において、上記ステップＳＴ１５の処理によりクラスタ内に残存することとなった仮説のいずれにも含まれないクラスタ内の航跡を抽出し、これらの航跡をクラスタ内から削除する。
【００９６】
以上のように、この実施の形態４の仮説縮小部１６によれば、過去Ｎ時刻分の相関の可能性について仮説を作成することができると共に、複数の航跡を同一視するような操作を行わないため、目標番号が異なる航跡同士を混同するような矛盾を犯すことなく仮説数を削減できるという効果が得られる。
【００９７】
実施の形態５．
この実施の形態による目標追尾装置の全体構成は、実施の形態１の図１，実施の形態２の図２のうちのいずれでも良い。図５はこの発明の実施の形態５による目標番号対応型航跡決定部２１又は目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部３４の処理方法を示すフローチャートである。
【００９８】
図５において、ＳＴ２１は各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択する複数仮説選択ステップ、ＳＴ２２は上記選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出する確立航跡抽出ステップ、ＳＴ２３は上記抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻ｔk の位置、速度等の平滑値を算出する追尾フィルタ処理ステップ、ＳＴ２４は上記抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価する航跡評価値算出ステップである。
【００９９】
また、図５において、ＳＴ２５は上記抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類する航跡分類ステップ、ＳＴ２６は上記分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合する平滑諸元統合ステップ、ＳＴ２７は各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を該目標番号や航跡状態フラグと共に目標表示装置３に送出する航跡情報出力ステップである。
【０１００】
次に動作について説明する。
ステップＳＴ２１において、各クラスタ内の仮説の中から評価値の高い複数の仮説を選択する。このとき、例えば仮説評価値が所定の基準以上の仮説を全て選択する方法や、仮説評価値が高い仮説から順に選択して、評価値の累計が所定の基準に達するまでの複数の仮説を選択する方法等が適用できる。ステップＳＴ２２において、上記ステップＳＴ２１で選択された仮説の少なくとも一つの仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡の全てを抽出する。ステップＳＴ２３において、上記ステップＳＴ２２で抽出された各航跡について、カルマンフィルタ等を使用して平滑化を行い、現時刻の位置、速度等の平滑値を算出する。
【０１０１】
ステップＳＴ２４において、上記ステップＳＴ２２で抽出された各航跡に対して、航跡の確からしさを評価した評価値を算出する。ここで、航跡の評価値は、例えば、該航跡を含む仮説の確からしさの評価値の和で定義することができる。ステップＳＴ２５において、上記ステップＳＴ２２で抽出された航跡の全体を目標番号が同一の航跡毎に分類する。ステップＳＴ２６において、上記目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループに対し、グループ内の各航跡に対する上記ステップＳＴ２３で算出した平滑値を、上記ステップＳＴ２４で算出した各航跡の評価値で重み付け統合することにより、各グループに固有の平滑値を算出する。ここで算出した各グループ固有の平滑値は、各目標番号に対応する平滑値を意味する。ステップＳＴ２７において、各目標番号に対応して、該目標番号と平滑値、又は目標番号、航跡状態フラグと平滑値を、航跡情報として目標表示装置３に出力する。
【０１０２】
以上のように、この実施の形態５の目標番号対応型航跡決定部２１又は目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部３４によれば、クラスタ内の最善の１つの仮説ではなく、上位の複数の仮説の影響を仮説の信頼度で重み付け統合した平滑値を、各目標番号毎に対応させて目標表示装置３に出力するため、各時刻毎に表示される航跡の平滑位置や速度が変動することが少なく、安定した表示を得ることができるという効果が得られる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、クラスタ内仮説表と、仮説内航跡表と、クラスタ内航跡−観測ベクトル表と、クラスタ内航跡−目標番号表と、観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表、クラスタ内航跡−観測ベクトル表及びクラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ新設統合部と、クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義すると共に、クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号を決定して、クラスタ内航跡−目標番号表に再定義する目標番号対応型航跡作成部と、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、目標番号対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表、クラスタ内航跡−観測ベクトル表及びクラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ分離部と、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して付与された新規の目標番号をクラスタ内航跡−目標番号表に定義する追尾確立判定部と、クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号を付随させて出力する目標番号対応型航跡決定部とを備えたことにより、既に確立済みの航跡がいずれであるかを知ることや、前時刻に表示された航跡と現時刻に表示された航跡のいずれが対応するか等の時間的なつながりを知ることができるという効果がある。
【０１０４】
この発明によれば、クラスタ内仮説表と、仮説内航跡表と、クラスタ内航跡−観測ベクトル表と、クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表と、観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表、クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びにクラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ新設統合部と、クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義し、クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号及び航跡状態フラグを決定して、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に再定義すると共に、作成した新航跡に対して、付与された目標番号と、追尾が確立していない航跡であることを示す航跡状態フラグを、クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグに再定義する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部と、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表、クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びに上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ分離部と、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して変更された航跡状態フラグをクラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義する追尾確立判定部と、クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号と航跡状態フラグを付随させて出力する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部とを備えたことにより、既に確立済みの航跡がいずれであるかを知ることや、前時刻に表示された航跡と現時刻に表示された航跡のいずれが対応するか等の時間的なつながりを知ることができるという効果がある。
【０１０５】
この発明によれば、仮説縮小部が、クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、クラスタ内の各航跡から最新のＮ時刻よりも古い観測ベクトルを削除し、クラスタ内の航跡を観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類し、同一グループに分類された航跡を同一航跡とみなした結果、航跡の構成が同一となった複数の仮説を１つの仮説に統合し、統合後の仮説の評価値を統合前の仮説群の評価値より算出し、観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループの中から１つの航跡のみを選択して残りを削除することにより、異なる目標を追尾しようとして作成された航跡同士を同一視するような矛盾を犯すことなく仮説数を削減できるという効果がある。
【０１０６】
この発明によれば、仮説縮小部が、クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、クラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得し、クラスタ内の仮説を上記Ｎ時刻前の仮説の番号が同一の仮説毎に分類し、分類した仮説の各グループ毎にグループ内の仮説の評価値の合計値を算出し、評価値の合計値が最大となる仮説のグループを選択し、選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除し、クラスタ内に残存する仮説のいずれにも含まれることのない航跡をクラスタ内から削除することにより、目標番号が異なる航跡同士を混同するような矛盾を犯すことなく仮説数を削減できるという効果がある。
【０１０７】
この発明によれば、目標番号対応型航跡決定部が、各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を、目標番号と共に出力することにより、各時刻毎に表示される航跡の平滑位置や速度が変動することが少なく、安定した表示を得ることができるという効果がある。
【０１０８】
この発明によれば、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部が、各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、各目標番号に対応する統合後の平滑値を目標番号及び航跡状態フラグと共に出力することにより、各時刻毎に表示される航跡の平滑位置や速度が変動することが少なく、安定した表示を得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による目標追尾装置の全体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２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３】 この発明の実施の形態３による仮説縮小部の処理方法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４による仮説縮小部の処理方法を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態５による目標番号対応型航跡決定部又は目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部の処理方法を示すフローチャートである。
【図６】 従来の目標追尾装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】 各航跡と観測ベクトルの相関の判定が困難となる状況の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 目標追尾装置、２ 目標観測装置、３ 目標表示装置、４ ゲート算出部、５ 観測ベクトル選択部、６ システム内クラスタ表、７ クラスタ新設統合部、８ クラスタ内観測ベクトル表、９ 目標番号対応型航跡作成部、１０ 仮説作成部、１１ クラスタ内仮説状況データ群、１２ クラスタ内仮説表、１３仮説内航跡表、１４ クラスタ内航跡−観測ベクトル表、１５ クラスタ内航跡−目標番号表、１６ 仮説縮小部、１７ クラスタ分離部、１８ 追尾確立判定部、１９ 目標番号付与部、２０ システム内目標番号表、２１ 目標番号対応型航跡決定部、３１ 目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部、３２ クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表、３３ 航跡状態フラグ変更部、３４ 目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機や船舶等を目標とし、レーダ等のセンサによって間欠的に得られる目標位置の観測ベクトルに基づき、複数の目標の航跡を推定する目標追尾装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
センサにより得られた目標位置の観測ベクトルから複数の目標の航跡を求めるために、前時刻までに得られた既存の各航跡に対し、追尾フィルタ処理によって現時刻の位置を予測し、さらに、各航跡に対する現時刻の観測ベクトルの存在期待領域（以後、この領域をゲートと呼ぶ）を算出して、上記ゲート内に実際に取得された観測ベクトルと各航跡との相関処理を行うことにより、現時刻の目標の航跡を推定している。
【０００３】
ここで、実際には、センサから目標以外の誤信号が得られたり、逆にセンサが目標の観測に失敗して、目標の観測ベクトルが得られない場合もある。また、複数の目標が狭い空間に密集していると、１つの航跡のゲート内に、複数の既追尾目標の観測ベクトルが得られたり、あるいは、これまで探知されていなかった新たな目標の観測ベクトルが得られる場合もある。このような状況においても、複数の目標を正しく追尾し続けていくためには、各航跡にいずれの観測ベクトルが対応するかの識別、すなわち相関の判定を高精度に行う必要がある。
【０００４】
従来、このような要求に応える装置として、例えば、以下に示す目標追尾装置が提案されていた。図６は特開平８−２７１６１７号公報に示された従来の目標追尾装置の全体構成を示すブロック図である。図において、１は目標追尾装置、２は空間中の目標の位置を観測して観測ベクトルを得るセンサとしての目標観測装置、３はディスプレイ上に航跡の情報を表示し追尾している目標の状態を示す目標表示装置である。
【０００５】
目標追尾装置１内において、４は既存のクラスタに含まれる全ての航跡に対して現時刻の観測ベクトルの存在期待領域を算出するゲート算出部、５は目標観測装置２から目標追尾装置１に入力された現時刻の観測ベクトル全体から、ゲート算出部４により算出された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、６は目標追尾装置１内のクラスタの全体を示したシステム内クラスタ表、７は観測ベクトル選択部５の出力とシステム内クラスタ表６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するクラスタ新設統合部である。
【０００６】
また、図６の目標追尾装置１内において、８は入力した現時刻の観測ベクトルのうち、各クラスタに属する観測ベクトルをクラスタ毎に示したクラスタ内観測ベクトル表、５１はクラスタ内観測ベクトル表８とクラスタ内の既存仮説の状況を示すデータ群を入力とし、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな航跡と仮説を作成する航跡及び仮説作成部である。
【０００７】
さらに、図６の目標追尾装置１内において、１１はクラスタ内仮説状況データ群であり、１２は既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表、１３は既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表、１４は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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表である。
【０００８】
さらに、図６の目標追尾装置１内において、１６はクラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その評価結果に基づいて仮説数の削減を行う仮説縮小部、１７は、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成するクラスタ分離部で、５２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し、各航跡の情報を目標表示装置３に送出する航跡決定部である。
【０００９】
次に動作について説明する。
図７は、目標追尾において、各航跡と観測ベクトルの相関の判定が困難となる状況の簡単な例を示す図である。図において、Ｔk-1,1 ，Ｔk-1,2 は前時刻までに得られた既存の航跡、Ｐk,1 ，Ｐk,2 は各航跡Ｔk-1,1 ，Ｔk-1,2 の現時刻の予測位置であり、Ｇk,1 ，Ｇk,2 は各既存航跡Ｔk-1,1 ，Ｔk-1,2 に対する現時刻の観測ベクトルの存在期待領域を示すゲートである。さらに、Ｚk,1 ，Ｚk,2 は、現時刻にセンサによって実際に取得された観測ベクトルの位置を示している。
【００１０】
図７の状況では、各航跡にいずれの観測ベクトルが対応するかの相関の判定において、複数の可能性を考慮するすることが必要となる。例えば、観測ベクトルＺk,1 が航跡Ｔk-1,1 に対応し、観測ベクトルＺk,2 が航跡Ｔk-1,2 に対応すると考えることもできれば、観測ベクトルＺk,1 が誤信号または新目標であり、観測ベクトルＺk,2 が航跡Ｔk-1,1 に対応すると考えることもできる。この他にも複数の可能性が考えられる。
【００１１】
これらの中から誤った相関を選択すれば、次時刻以降の予測位置やゲート範囲が狂う等して、結果的に追尾を外してしまう危険性がある。このため、図７の場合のように、航跡と観測ベクトルとの相関が一意に定まらない状況では、上記述べた種々の可能性を仮説として保持したまま追尾処理を続行し、次時刻以降において確率の高いものを選択する延期決定型の方式が有効とされている。従来の目標追尾装置は、このような方式を実現することを目的としている。
【００１２】
なお、上記述べた方式では、図７の場合のように、ゲート内に観測ベクトルを共有する航跡群を一つの単位として仮説の構成を行うことができる。このため、従来の目標追尾装置では、空間内の全航跡を、上記のような航跡群毎に分割して処理を進めている。この処理単位をクラスタと呼ぶ。
【００１３】
以下、図６を用いて動作を詳しく説明する。
まず、現時刻ｔk に目標観測装置２から、目標追尾装置１へ観測ベクトルを入力すると、ゲート算出部４が、前時刻ｔk-1 までに入力された既存のクラスタ群のクラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義された全ての航跡に対し、現時刻ｔk における観測ベクトルの存在期待領域であるゲートを算出する。次に、観測ベクトル選択部５が、各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べることにより、各航跡に相関し得る観測ベクトルを決定する。
【００１４】
次に、クラスタ新設統合部７が、まず、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルについて、この観測ベクトルにより構成される新たなクラスタを作成し、システム内クラスタ表６に定義する。また、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合、これらのクラスタを１つのクラスタとして統合し、システム内クラスタ表６に再定義する。また、統合前の各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１より、統合後のクラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１を再構成する。さらに、このクラスタ新設統合部７は、システム内クラスタ表６に定義されている各クラスタに対し、クラスタ内の一つ以上の航跡と相関し得る観測ベクトルの全体を、クラスタ内観測ベクトル表８に書き込む。
【００１５】
次に、航跡及び仮説作成部５１が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、前時刻ｔk-1 までに作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義されたクラスタ内の既存航跡と、クラスタ内観測ベクトル表８に記述された現時刻ｔk のクラスタ内の観測ベクトル群から、現時刻に対応した航跡を作し、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に再定義すると共に、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と上記作成した現時刻ｔk の航跡との関係から、クラスタ内の現時刻ｔk の新たな仮説を作成し、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に再定義する。
【００１６】
まず、航跡の作成について説明する。ここで、現時刻ｔk の航跡とは、現時刻ｔk に至るまでの各時刻より、たかだか１個（０個又は１個）の観測ベクトルを選んで構成した時系列データであると定義できる。ただし、０個の観測ベクトルの選択は、その時刻において、航跡が探知されなかったことを意味する。また、２つの航跡は、両者を構成する観測ベクトルの全てが同一の場合に限り同一の航跡と見なされる。
【００１７】
現時刻ｔk の航跡は、前時刻ｔk-1 のクラスタ内の航跡の状況より、次のように作成される。まず、クラスタ内に前時刻ｔk-1 の航跡（以下、既存航跡と呼ぶ）が存在する場合、すなわち、このクラスタが今回新規に作成されたクラスタではない場合に、クラスタ内の各既存航跡毎に、以下の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（１）既存航跡のゲート内に存在する各観測ベクトル毎に、該既存航跡に該観測ベクトルを付加した現時刻ｔk の航跡を作成する。
（２）既存航跡が探知されなかったとして、該既存航跡をそのまま保持した現時刻ｔk の航跡を作成する。
【００１８】
上記操作により、一般に１個の既存航跡から複数の航跡が作成される。次に、全てのクラスタについて、クラスタ内の現時刻ｔk の各観測ベクトル毎に、次の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（３）クラスタ内の観測ベクトルより新たに開始する航跡（以下、新航跡と呼ぶ）を作成する。
この操作により、クラスタ内の現時刻ｔk の観測ベクトルと同数の新航跡が作成される。
【００１９】
次に仮説の作成について説明する。ここで、現時刻ｔk の仮説とは、各クラスタにおいて、クラスタ内の現時刻ｔk の航跡を０個以上選んで構成した航跡の集合であると定義できる。２つの仮説は、両者を構成する航跡の全てが同一の場合に限り同一の仮説と見なされる。各仮説は、現時刻ｔk においてクラスタ内のいずれの航跡の組み合わせを選ぶのが正しいかの解釈を表したものである。ただし、仮説に含まれるどの航跡にも属さないクラスタ内の観測ベクトルは、この仮説において誤信号と扱ったことに相当する。特に、０個の航跡を選択した仮説は、クラスタ内の現時刻ｔk に至るまでの全ての観測ベクトルを誤信号と解釈した場合である。
【００２０】
仮説を作成する際の基準は、「同一仮説に属する複数の航跡間で同一の観測ベクトルを共有することがないようにクラスタ内の航跡を選択すること」である。仮説を作成する場合には、上記の基準を満たす全ての航跡の組み合わせを洗い出し、それぞれ別の仮説として作成する必要がある。
【００２１】
ただし、実際に現時刻ｔk の仮説を作成する際には、以下の手順に従うことができる。まず、仮説作成対象のクラスタが、今回新規に作成されたクラスタである場合、このクラスタに登録された１個の観測ベクトルで構成される航跡を選択するとの仮説と、航跡を１つも選択しないとする仮説の２つの仮説を作成すれば良い。また、仮説作成対象のクラスタが既存のクラスタである場合、以下の例に示すように、クラスタ内の前時刻ｔk-1 の仮説（既存仮説）の各々を、上記述べた仮説の基準を満たすように複数の現時刻ｔk の仮説に拡張すれば良い。
【００２２】
例えば、いま、前時刻ｔk-1 の仮説Ｘk-1,r が２つの既存航跡Ｔk-1,1 ，Ｔk-1,2 により構成されており、これらの航跡は上記に述べた仮説の基準を満たしているとする。さらに、既存航跡Ｔk-1,1 のゲート内には現時刻ｔk の観測ベクトルＺk,1 ，Ｚk,2 が得られ、また、既存航跡Ｔk-1,2 のゲート内には観測ベクトルＺk,2 が得られたとする。
【００２３】
すなわち、前述の図７と同じ状況であったとする。このとき、この既存仮説Ｘk-1,r を上記仮説の基準を満たすように拡張することにより、以下の１１個の現時刻ｔk の仮説を作成できる。ここで、｛Ｔk-1,i ，Ｚk,j ｝は、既存航跡Ｔk-1,i に観測ベクトルＺk,j を付加した航跡、｛Ｔk-1,i ｝は、既存航跡Ｔk-1,i が探知されなかったとしてそのまま保持する航跡、｛Ｚk,j ｝は、観測ベクトルＺk,j より新たに開始する新航跡を表す。
Ｘk,1 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝｝
Ｘk,2 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ，Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,3 ＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝｝
Ｘk,4 ＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ，Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,5 ＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,2 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝｝
Ｘk,6 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,1 ｝｝
Ｘk,7 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,8 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,1 ｝，｛Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,9 ＝｛｛Ｔk-1,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ，Ｚk,2 ｝，｛Ｚk,1 ｝｝
Ｘk,10＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,1 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,2 ｝｝
Ｘk,11＝｛｛Ｔk-1,1 ，Ｚk,2 ｝，｛Ｔk-1,2 ｝，｛Ｚk,1 ｝｝
【００２４】
この例のように、一般に、前時刻ｔk-1 の１個の仮説から現時刻ｔk の複数の仮説が導出される。さらに、現時刻ｔk の仮説の各々が、次時刻において、複数の仮説を生み出す親となる。
【００２５】
次に、図６に戻り、仮説縮小部１６が、各クラスタに対し、クラスタ内仮説状況データ群１１に定義されたクラスタ内の各仮説の確からしさ（各仮説が真である確率）を評価し、その結果によって仮説数を削減するための処理を行う。この処理の目的は、装置内で処理すべきデータ量を一定に抑えることであると共に、航跡及び仮説作成部５１で作成された仮説の中から、重要な仮説のみを抽出することでもある。
【００２６】
具体的な仮説数の削減方法として、上記特開平８−２７１６１７号公報の従来の目標追尾装置では、例えば、以下の方法を適用できるとしている。
（１）最も評価値が高い仮説のみを残す。
（２）評価値がある基準以下の仮説を捨てる。
（３）過去Ｎ時刻分の内容が同一の複数の仮説を１つに統合する。
（４）航跡数が同じで、各航跡の内容（位置、速度等）がほぼ同一の航跡を統合する。
【００２７】
ここで、上記（３）の仮説縮小処理は、前述した航跡及び仮説の定義より、以下のような操作を行うことに相当する。まず、クラスタ内の各航跡から、最新より過去Ｎ時刻分の観測ベクトルを残し、それよりも古いデータを削除する。この結果、観測ベクトルの構成が同一となった航跡を同一の航跡と見なすことができる。次に、上記操作により、航跡の構成が同一となった仮説を同一の仮説であるとみなして１つに統合する。このとき、統合後の仮説の評価値は、統合前の仮説群の評価値の和によって算出する。以上の操作によって、クラスタ内の航跡及び仮説の数が減少する。
【００２８】
次に、クラスタ分離部１７が、上記仮説縮小処理を行ったことにより、各クラスタがクラスタ分離可能となったかどうかを判定し、分離可能である場合に、該クラスタを複数のクラスタに分離する。ここで、クラスタは、厳密には以下のように定義される。
【００２９】
すなわち、航跡Ｔi とＴj が少なくとも一つの観測ベクトルを共有する場合、航跡Ｔi とＴj を類似航跡と呼び、Ｔi 〜Ｔj と書く。さらに、航跡Ｔi とＴj において、
Ｔi ＝Ｔi1〜Ｔi2〜・・・〜Ｔin＝Ｔj
となるＴi1，Ｔi2，・・・，Ｔinが存在する場合に限り、
Ｔi ≡Ｔj
と定義する。この関係は、反射律、対称律、推移律を満足する同値関係である。全航跡は、この同値関係により互いに素な複数の類（部分集合）に分けることができる。この類をクラスタと呼ぶ。
【００３０】
クラスタ分離部１７は、上記定義に従い、各クラスタが複数のクラスタに分離可能か否かを判定し、分離可能の場合には該クラスタを複数に分離する。また、分離後のそれぞれのクラスタについて、クラスタ内の仮説を分離前のクラスタの仮説をもとに再構成し、クラスタ内仮説状況データ群１１を再構成する。クラスタ分離により、それぞれの仮説の規模が縮小するため、装置全体として仮説の更新に必要な処理量が減少するという効果が生まれる。
【００３１】
さらに、あるクラスタから、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離可能となった場合で、しかも、分離前のクラスタ内に、この航跡を構成する観測ベクトルの全てを誤信号と扱った仮説が存在しない場合、この航跡は分離前のクラスタ内で全ての仮説に採択されていたことを意味する。したがって、この航跡は相関に係わる不確かさが解消された航跡である。特に、この航跡が初探知の観測ベクトルで開始されて以来、初めて１つの航跡のみでクラスタ分離された場合は、この航跡が追尾しようとする目標の存在が確定した場合である。通常、このような状態は、この目標の追尾が「確立した」と定義される。
【００３２】
ただし、このように一旦追尾が確立した航跡も、次時刻以降の観測ベクトルによって、再び、複数の航跡に分岐して仮説の作成が行われることに注意すべきである。この際の処理は、既に確立した航跡を更新、維持していくことが目的である。さらに、一旦確立した航跡のクラスタが、クラスタ新設統合部７の処理により、他のクラスタと統合される場合もあり得る。
【００３３】
次に、航跡決定部５２において、各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１の中を調べ、クラスタ内仮説表１２に定義されたクラスタ内の現時刻ｔK の仮説の中から、最善の一つの仮説、例えば仮説縮小部１６で算出した確からしさの評価値が最も高い仮説を選択することによって目標の数及び航跡を決定し、目標表示装置３に出力する。なお、前記特開平８−２７１６１７号公報では明確に述べられていないものの、通常、目標追尾装置では、上記のように決定した航跡の持つ時系列データに対し、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４の情報を読み出して、カルマンフィルタ等の追尾フィルタを適用して、最新時刻の目標の位置や速度等の平滑値を算出し、これらの算出結果を目標表示装置３に送って、ディスプレイ上に表示するのが一般的である。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の目標追尾装置は以上のように構成されており、既に追尾が確立した航跡と、ある観測ベクトルより作成を開始したものの、まだ、追尾が確立していない航跡とを明確に区別して処理を行っていないため、運用者は、表示される航跡が、確立済みの航跡であるのか、未確立の航跡であるのかの識別をすることができないという課題があった。また、従来の目標追尾装置は、作成した各航跡を、いずれの目標を追尾するものであるかによって明確に区別するように処理を行っていないため、運用者は、前時刻ｔk-1 に表示された航跡の各々が、現時刻ｔk のいずれの航跡に対応しているのか（同一の目標を追尾した結果であるのか）を判断しにくいという課題があった。
【００３５】
さらに、仮説数を削減する場合に、過去Ｎ時刻分の内容が同一の仮説を統合する方法で仮説数の削減処理を行うため、クラスタ内の各航跡がいずれの目標に対応するかに拘わらず、互いに異なる目標を追尾しようとして作成された航跡同士を同一視してしまうという課題があった。
【００３６】
さらに、複数の目標が近接し相関判定が困難な場合に、出力される航跡数や各航跡の位置や速度等が、時刻毎に頻繁に変動し、運用者が実際の状況を把握しにくいという課題があった。
【００３７】
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、既に追尾が確立した航跡であるか、未確立の航跡であるかを識別できると共に、既に確立済みの航跡が、いずれの目標を追尾しようとして作成された航跡であるかを識別できる目標追尾装置を得ることを目的とする。
【００３８】
さらに、仮説数を削減する際に、互いに異なる目標を追尾しようとして作成された航跡同士を同一視する矛盾を生じさせない目標追尾装置を得ることを目的とする。
【００３９】
さらに、出力する各航跡の位置、速度の平滑値を決定する際に、位置、速度等の変動が少ない、安定した航跡情報を出力する目標追尾装置を得ることを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る目標追尾装置は、既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表と、既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表と、既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表と、既存のクラスタ内にある全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号を定義したクラスタ内航跡−目標番号表と、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された全ての航跡に対して、現時刻の観測ベクトルの存在期待領域である各航跡のゲートを算出するゲート算出部と、入力された現時刻の観測ベクトル全体から、上記ゲート算出部により算出された各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べ、各航跡に相関し得る観測ベクトルを選択する観測ベクトル選択部と、上記観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表及び上記クラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ新設統合部と、クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義すると共に、上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号を決定して、上記クラスタ内航跡−目標番号表に再定義する目標番号対応型航跡作成部と、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、上記目標番号対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表及び上記クラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ分離部と、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して付与された新規の目標番号を上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義する追尾確立判定部と、追尾が確立した航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部と、上記クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号を付随させて出力する目標番号対応型航跡決定部とを備えたものである。
【００４１】
この発明に係る目標追尾装置は、既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表と、既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表と、既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表と、既存のクラスタ内にある全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号と、追尾が確立した航跡であるか否かを示す航跡状態フラグを定義したクラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表と、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された全ての航跡に対して、現時刻の観測ベクトルの存在期待領域である各航跡のゲートを算出するゲート算出部と、入力された現時刻の観測ベクトル全体から、上記ゲート算出部により算出された各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べ、各航跡に相関し得る観測ベクトルを選択する観測ベクトル選択部と、上記観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びに上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ新設統合部と、クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義し、上記クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号及び航跡状態フラグを決定して、上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に再定義すると共に、作成した新航跡に対して、付与された目標番号と、追尾が確立していない航跡であることを示す航跡状態フラグを、上記クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグに再定義する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部と、新航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部と、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、上記目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びに上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ分離部と、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して変更された航跡状態フラグを上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義する追尾確立判定部と、追尾が確立した航跡に対して、追尾が確立したことを示す航跡状態フラグに変更する航跡状態フラグ変更部と、上記クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号と航跡状態フラグを付随させて出力する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部とを備えたものである。
【００４２】
この発明に係る目標追尾装置は、仮説縮小部が、クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、クラスタ内の各航跡から最新のＮ時刻よりも古い観測ベクトルを削除し、クラスタ内の航跡を観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類し、同一グループに分類された航跡を同一航跡とみなした結果、航跡の構成が同一となった複数の仮説を１つの仮説に統合し、統合後の仮説の評価値を統合前の仮説群の評価値より算出し、上記観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループの中から１つの航跡のみを選択して残りを削除するものである。
【００４３】
この発明に係る目標追尾装置は、仮説縮小部が、クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、クラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得し、クラスタ内の仮説を上記Ｎ時刻前の仮説の番号が同一の仮説毎に分類し、上記分類した仮説の各グループ毎にグループ内の仮説の評価値の合計値を算出し、上記評価値の合計値が最大となる仮説のグループを選択し、上記選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除し、クラスタ内に残存する仮説のいずれにも含まれることのない航跡をクラスタ内から削除するものである。
【００４４】
この発明に係る目標追尾装置は、目標番号対応型航跡決定部が、各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、上記選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、上記抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、上記抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、上記抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、上記分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を、目標番号と共に出力するものである。
【００４５】
この発明に係る目標追尾装置は、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部が、各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、上記選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、上記抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、上記抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、上記抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、上記分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を目標番号及び航跡状態フラグと共に出力するものである。
【００４６】
【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．
図１はこの発明の実施の形態１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１において、１は目標追尾装置、２は空間中の目標の位置を観測して観測ベクトルを得るセンサとしての目標観測装置、３はディスプレイ上に航跡を表示し追尾している目標の状態を示す目標表示装置である。
【００４７】
図１の目標追尾装置１内において、４は既存のクラスタに含まれる全ての航跡に対して現時刻ｔk の観測ベクトルの存在期待領域を算出するゲート算出部、５は目標観測装置２より目標追尾装置１に入力された現時刻ｔk の観測ベクトル全体から、ゲート算出部４により算出された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、６は目標追尾装置１内のクラスタの全体を示したシステム内クラスタ表、７は観測ベクトル選択部５の出力とシステム内クラスタ表６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すると共に、新しいクラスタを作成するクラスタ新設統合部である。
【００４８】
また、図１の目標追尾装置１内において、８は上記入力した現時刻ｔk の観測ベクトルのうち、各クラスタに属する観測ベクトルをクラスタ毎に示したクラスタ内観測ベクトル表で、９はクラスタ内観測ベクトル表８とクラスタ内の既存航跡及びその目標番号を入力し、現時刻ｔk の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな航跡を作成し、その航跡の目標番号を決定する目標番号対応型航跡作成部、１０はクラスタ内の既存仮説と上記作成した現時刻ｔk の航跡より、現時刻ｔk の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成する仮説作成部である。
【００４９】
さらに、図１の目標追尾装置１内において、１１はクラスタ内仮説状況データ群であり、１２は既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表、１３は既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表、１４は既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表、１５は既存のクラスタ内の全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号を定義したクラスタ内航跡−目標番号表である。
【００５０】
さらに、図１の目標追尾装置１内において、１６はクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部、１７は仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成するクラスタ分離部、１８は１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定する追尾確立判定部、１９は航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部、２０は目標追尾装置１内で使用されている目標番号の全体を定義したシステム内目標番号表である。
【００５１】
さらに、図１の目標追尾装置１内において、２１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し、各航跡に付与された目標番号の情報を含む、各航跡の情報を目標表示装置３に送出する目標番号対応型航跡決定部である。なお、図１において、図６に示した従来の目標追尾装置と同一の構成部位には同一の符号を付している。
【００５２】
次に動作について説明する。
まず、時刻ｔk に目標観測装置２から、目標追尾装置１へ観測ベクトルを入力すると、ゲート算出部４が、前時刻ｔk-1 までに入力された既存のクラスタ群のクラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義された全ての航跡に対し、現時刻ｔk における観測ベクトルの存在期待領域であるゲートを算出する。次に、観測ベクトル選択部５が、各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べることにより、各航跡に相関し得る観測ベクトルを決定する。
【００５３】
次に、クラスタ新設統合部７が、まず、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルについて、この観測ベクトルにより構成される新たなクラスタを作成し、システム内クラスタ表６に定義する。また、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合、これらのクラスタを１つのクラスタとして統合し、システム内クラスタ表６に再定義する。さらに、統合前の各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１より、統合後のクラスタ内仮説状況データ群１１を再構成する。さらに、このクラスタ新設統合部７は、システム内クラスタ表６に定義されている各クラスタに対し、クラスタ内の１つ以上の航跡と相関し得る観測ベクトルの全体をクラスタ内観測ベクトル表８に書き込む。
【００５４】
次に、目標番号対応型航跡作成部９が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、前時刻ｔk-1 に作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義されたクラスタ内の既存航跡と、クラスタ内観測ベクトル表８に記述された現時刻ｔk のクラスタ内の観測ベクトル群から、現時刻ｔk に対応した航跡を作成し、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に再定義する。この処理における航跡の作成方法は、前述した図６の従来の目標追尾装置における航跡及び仮説作成部５１での処理の場合と同様である。
【００５５】
すなわち、まず、クラスタ内に既存航跡が存在する場合に、各既存航跡毎に、以下の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（１）既存航跡のゲート内に存在する各観測ベクトル毎に、該既存航跡に該観測ベクトルを付加した現時刻ｔk の航跡を作成する。
（２）既存航跡が探知されなかったとして、該既存航跡をそのまま保持した現時刻ｔk の航跡を作成する。
さらに、クラスタ内の現時刻ｔk の各観測ベクトル毎に、以下の操作により現時刻の航跡を作成する。
（３）クラスタ内の観測ベクトルより開始する新航跡を作成する。
【００５６】
なお、このクラスタが、クラスタ新設統合部７により、現時刻ｔk に新設されたクラスタである場合、上記（３）の操作により、クラスタ内には、このクラスタに定義された１個の観測ベクトルより開始する１個の航跡が作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義される。
【００５７】
次に、目標番号対応型航跡作成部９は、クラスタ内航跡−目標番号表１５に定義されたクラスタ内の既存航跡の持つ目標番号をもとに、上記作成した現時刻ｔk の各航跡の目標番号を決定して、該目標番号をクラスタ内航跡−目標番号表１５に再定義する。ここで、目標番号とは、装置内に保持されている各航跡が、実際に存在すると判定された目標のいずれを追尾しようとする航跡であるかを表す識別番号であると定義し、上記各目標対応に、例えば正の整数で与える。目標番号対応型航跡作成部９による現時刻ｔk の航跡に対する目標番号の決定方法は単純である。すなわち、現時刻ｔk の航跡が、上記現時刻ｔk の航跡の作成方法で述べた（１）または（２）の手順により、既存航跡から作成した航跡である場合に、この航跡の目標番号は既存航跡の持つ目標番号をそのまま継承する。また、現時刻ｔk の航跡が、上記（３）の手順で作成した新航跡である場合は、この航跡がまだ追尾が確立していない航跡であることを意味する仮の目標番号として、例えば「０」を付与する。
【００５８】
次に、仮説作成部１０が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と上記作成した現時刻ｔk の航跡との関係から、クラスタ内の現時刻の新たな仮説を作成して、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に再定義する。この処理における仮説の作成方法は、前述した図６の従来の目標追尾装置における航跡及び仮説作成部５１での処理の場合と同様である。すなわち、仮説作成対象のクラスタが、今回新規に作成されたクラスタである場合は、このクラスタに登録された１個の観測ベクトルで構成される航跡を選択するとの仮説と、航跡を１つも選択しないとする仮説の２つの仮説を作成し、これらをこのクラスタ内の初期の仮説としてクラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に設定する。また、仮説作成対象のクラスタが既存のクラスタの場合には、クラスタ内の各既存仮説を、「同一仮説に属する複数の航跡間で同一の観測ベクトルを共有することのないようにクラスタ内の航跡を選択する」との基準を満たすように、複数の仮説に拡張することにより現時刻の仮説を作成し、これらをクラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義する。
【００５９】
次に、仮説縮小部１６が、各クラスタに対し、クラスタ内仮説状況データ群１１に示されたクラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その結果によって仮説数を削減するための処理を行う。ここで、具体的な仮説の削減方法としては、例えば、従来の目標追尾装置で述べた以下の方法を適用できる。
（１）最も評価値が高い仮説のみを残す。
（２）評価値がある基準以下の仮説を捨てる。
また、この他にも、例えば次のような方法を適用することが可能である。
（３）評価値が高い順に所定個数の仮説のみを残す。
（４）評価値の累計値が所定の基準に達するまで、評価値の高いものから順に仮説を選択し、他を捨てる。
【００６０】
次に、クラスタ分離部１７が、上記仮説縮小処理を行ったことにより、各クラスタがクラスタ分離可能となったかどうかを判定し、分離が可能である場合に、該クラスタを複数のクラスタに分離する。また、分離後のそれぞれのクラスタについて、クラスタ内の仮説を分離前のクラスタの仮説をもとに再構成し、クラスタ内仮説状況データ群１１に再定義する。
【００６１】
次に、追尾確立判定部１８が、クラスタ分離部１７の処理により、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に限り、該クラスタに含まれる航跡に対し、追尾が確立したか否かの判定が必要であるかを調べ、必要である場合に判定を行う。ここで、上記１つの航跡のみでクラスタ分離された航跡が、目標番号として、仮の目標番号を示す「０」以外の数値を持つ場合、この航跡についての追尾確立判定は不要である。逆に、該航跡が仮の目標番号を示す「０」を持つ場合は、この航跡の追尾確立判定が必要である。また、この航跡について、追尾が確立したか否かの判定基準は、この航跡が分離前のクラスタにおいて、全ての仮説に採択されていたかどうかである。すなわち、分離前のクラスタで、上記航跡が全ての仮説に含まれていた場合に限り、追尾が確立したと判定する。追尾が確立したと判定された場合、追尾確立判定部１８は、該航跡を目標番号付与部１９に送る。
【００６２】
次に、目標番号付与部１９は、追尾確立判定部１８より、新たに追尾が確立した航跡が送られてきた場合に、システム内目標番号表２０内を参照し、目標追尾装置１内でまだ使用されていない任意の正の整数の目標番号、例えば、最も若い番号を選定して、これをシステム内目標番号表２０に登録すると共に、上記送られてきた航跡に該目標番号を付与して追尾確立判定部１８へ返す。追尾確立判定部１８は、この航跡に対し、クラスタ内航跡−目標番号表１５に付与した目標番号を再定義する。
【００６３】
次に、目標番号対応型航跡決定部２１において、各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１の中を調べ、クラスタ内仮説表１２に定義されたクラスタ内の現時刻ｔk の仮説の中から、最善の一つの仮説、例えば仮説縮小部１６で算出した確からしさの評価値が最も高い仮説を選択する。そして、上記選択した仮説について、仮説内航跡表１３に定義された仮説内の各航跡に対して、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４の情報を読み出して、追尾フィルタを適用して現時刻の目標の位置、速度の平滑値を算出する。これらの算出結果に、各航跡のクラスタ内航跡−目標番号表１５に定義された目標番号を付随させて、目標表示装置３に送る。
【００６４】
以上のように、この実施の形態１によれば、追尾が確立した航跡毎に正の整数の固有の目標番号を付与すると共に、既に目標番号が付与されている既存航跡を継続して作成する現時刻ｔk の航跡には、該既存航跡の目標番号を継承するように構成し、一方、まだ追尾が確立していない航跡に対しては、仮の目標番号である「０」を付与することにより、既に確立した航跡との区別を明確にし、さらに、目標表示装置３に送出する航跡情報に、各航跡の目標番号を付随して出力するように構成しているため、目標表示装置３側では、既に追尾が確立済みの航跡と未確立の航跡を区別して表示することや、追尾が確立済みの航跡のみを選択して表示することができると共に、確立済みの航跡については、各航跡の目標番号を表示することができるという効果が得られる。この結果、運用者は、既に確立済みの航跡がいずれであるかを知ることや、例えば前時刻ｔk-1 に表示された航跡と現時刻ｔk に表示された航跡のいずれが対応するか等の時間的なつながりを知ることができるという効果が得られる。
【００６５】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２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において、１は目標追尾装置、２は空間中の目標の位置を観測して観測ベクトルを得るセンサとしての目標観測装置、３はディスプレイ上に航跡を表示し追尾している目標の状態を示す目標表示装置である。
【００６６】
図２の目標追尾装置１内において、４は既存のクラスタに含まれる全ての航跡に対して現時刻の観測ベクトルの存在期待領域を算出するゲート算出部、５は目標観測装置２から目標追尾装置１に入力された現時刻ｔk の観測ベクトル全体から、ゲート算出部４により算出された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、６は目標追尾装置１内のクラスタの全体を示したシステム内クラスタ表、７は観測ベクトル選択部５の出力とシステム内クラスタ表６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するクラスタ新設統合部である。
【００６７】
また、図２の目標追尾装置１内において、８は入力した現時刻ｔk の観測ベクトルのうち、各クラスタに属する観測ベクトルをクラスタ毎に定義したクラスタ内観測ベクトル表、３１はクラスタ内観測ベクトル表８と、クラスタ内の既存航跡及びその目標番号と航跡状態フラグとを入力し、現時刻ｔk の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな航跡を作成し、その航跡の目標番号と航跡状態フラグとを決定する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部、１０はクラスタ内の既存仮説と上記作成した現時刻ｔk の航跡より、現時刻ｔk の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成する仮説作成部である。
【００６８】
さらに、図２の目標追尾装置１内において、１１はクラスタ内仮説状況データ群であり、１２は既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表、１３は既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表、１４は既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表、３２は既存のクラスタ内の全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号及び航跡状態フラグを定義したクラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表である。
【００６９】
さらに、図２の目標追尾装置１内において、１６はクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部、１７は仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成するクラスタ分離部、１８は１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定する追尾確立判定部、３３は追尾が確立した航跡に対し航跡状態フラグを変更する航跡状態フラグ変更部である。
【００７０】
さらに、図２の目標追尾装置１内において、１９は航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部、２０は目標追尾装置１内で使用されている目標番号の全体を示したシステム内目標番号表、３４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して、各航跡に付与された目標番号と航跡状態フラグの情報を含む、各航跡の情報を目標表示装置３に送出する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部である。なお、図２において、図６に示した従来の目標追尾装置、図１に示した実施の形態１の目標追尾装置と同一の構成部位には同一の符号を付している。
【００７１】
次に動作について説明する。
まず、時刻ｔk に目標観測装置２から、目標追尾装置１へ観測ベクトルを入力すると、ゲート算出部４が、前時刻ｔk-1 までに入力された既存のクラスタ群のクラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義された全ての航跡に対し、現時刻ｔk における観測ベクトルの存在期待領域であるゲートを算出する。次に、観測ベクトル選択部５が、各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べることにより、各航跡に相関し得る観測ベクトルを決定する。
【００７２】
次に、クラスタ新設統合部７が、まず、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルについて、この観測ベクトルにより構成される新たなクラスタを作成し、システム内クラスタ表６に定義する。また、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合、これらのクラスタを１つのクラスタとして統合し、システム内クラスタ表６に再定義する。また、統合前の各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１より、統合後のクラスタ内仮説状況データ群１１を再構成する。さらに、このクラスタ新設統合部７はシステム内クラスタ表６に定義されている各クラスタに対し、クラスタ内の１つ以上の航跡と相関し得る観測ベクトルの全体を、クラスタ内観測ベクトル表８に書き込む。
【００７３】
次に、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、前時刻ｔk-1 に作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義されたたクラスタ内の既存航跡と、クラスタ内観測ベクトル表８に記述された現時刻ｔk のクラスタ内の観測ベクトル群から、現時刻ｔk に対応した航跡を作成し、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に再定義する。この処理における航跡の作成方法は、前述した図６の従来の目標追尾装置における航跡及び仮説作成部５１での処理の場合と同様である。すなわち、まず、クラスタ内に既存航跡が存在する場合に、各既存航跡毎に、以下の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（１）既存航跡のゲート内に存在する各観測ベクトル毎に、該既存航跡に該観測ベクトルを付加した現時刻の航跡を作成する。
（２）既存航跡が探知されなかったとして、該既存航跡をそのまま保持した現時刻の航跡を作成する。
さらに、クラスタ内の現時刻ｔk の各観測ベクトル毎に、以下の操作により現時刻ｔk の航跡を作成する。
（３）クラスタ内の観測ベクトルより開始する新航跡を作成する。
【００７４】
なお、このクラスタが、クラスタ新設統合部７により、現時刻ｔk に新設されたクラスタである場合、上記（３）の操作により、クラスタ内には、このクラスタに定義された１個の観測ベクトルより開始する１個の航跡が作成され、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４に定義される。
【００７５】
次に、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１は、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に定義されたクラスタ内の既存航跡の持つ目標番号、航跡状態フラグをもとに、上記作成した現時刻ｔk の各航跡の目標番号、航跡状態フラグを決定し、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に再定義する。ここで、目標番号とは、装置内に保持されている各航跡が、実際に存在すると判定された目標のいずれを追尾しようとする航跡であるかを表す識別番号であると定義し、上記各目標対応に、例えば正の整数で与える。また、航跡状態フラグは、各航跡が既に追尾が確立した航跡であるか否かを表す識別フラグであると定義し、例えば、既に追尾が確立した航跡である場合にフラグ「１」を、まだ追尾が確立していない場合にフラグ「０」を与える。
【００７６】
目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１による現時刻ｔk の航跡に対する目標番号及び航跡状態フラグの決定方法は以下の通りである。まず、現時刻ｔk の航跡が、上記現時刻ｔk の航跡の作成方法で述べた（１）又は（２）の手順により既存航跡から作成した航跡である場合、この航跡の目標番号及び航跡状態フラグは、既存航跡の持つ目標番号と航跡状態フラグをそのまま継承する。次に、現時刻ｔk の航跡が、上記（３）の手順で作成した新航跡である場合は、この航跡を目標番号付与部１９に送ることにより取得される新規の目標番号を、この航跡の目標番号とする。また、上記新航跡の航跡状態フラグは、この航跡がまだ追尾が確立していない航跡であることを意味するフラグ「０」を与える。
【００７７】
目標番号付与部１９は、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１より新航跡が送られてきた場合に、システム内目標番号表２０内を参照し、目標追尾装置１内でまだ使用されていない任意の正の整数の目標番号、例えば、最も若い番号を選定して、これをシステム内目標番号表２０に登録すると共に、上記送られてきた新航跡に該目標番号を付与して、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１へ返す。目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部３１は、新航跡に付与された目標番号と、追尾が確立していないことを示す航跡状態フラグを、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に定義する。
【００７８】
次に、仮説作成部１０が、システム内クラスタ表６に定義された各クラスタに対し、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と上記作成した現時刻ｔk の航跡との関係から、クラスタ内の現時刻ｔk の新たな仮説を作成し、クラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に再定義する。この処理における仮説の作成方法は、前述した図６の従来の目標追尾装置における航跡及び仮説作成部５１での処理の場合と同様である。すなわち、仮説作成対象のクラスタが、今回新規に作成されたクラスタである場合は、このクラスタに登録された１個の観測ベクトルで構成される航跡を選択するとの仮説と、航跡を１つも選択しないとする仮説の２つの仮説を作成し、これらをこのクラスタの初期の仮説としてクラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義する。また、仮説作成対象のクラスタが既存のクラスタの場合は、クラスタ内の各既存仮説を、「同一仮説に属する複数の航跡間で同一の観測ベクトルを共有することのないようにクラスタ内の航跡を選択する」との基準を満たすように、複数の仮説に拡張することにより現時刻の仮説を作成し、これらをクラスタ内仮説表１２，仮説内航跡表１３に定義する。
【００７９】
次に、仮説縮小部１６が、各クラスタに対し、クラスタ内仮説状況データ群１１に定義されたクラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その結果によって仮説数を削減するための処理を行う。ここで、具体的な仮説の削減方法としては、例えば、従来の目標追尾装置で述べた以下の方法を適用できる。
（１）最も評価値が高い仮説のみを残す。
（２）評価値がある基準以下の仮説を捨てる。
また、この他にも、例えば次のような方法を適用することが可能である。
（３）評価値が高い順に所定個数の仮説のみを残す。
（４）評価値の累計値が所定の基準に達するまで、評価値の高いものから順に仮説を選択し、他を捨てる。
【００８０】
次に、クラスタ分離部１７が、上記仮説縮小処理を行ったことにより、各クラスタがクラスタ分離可能となったかどうかを判定し、分離可能である場合に、該クラスタを複数のクラスタに分離する。また、分離後のそれぞれのクラスタについて、クラスタ内の仮説を分離前のクラスタの仮説をもとに再構成し、クラスタ内仮説状況データ群１１に再定義する。
【００８１】
次に、追尾確立判定部１８が、上記クラスタ分離部１７の処理により、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に限り、該クラスタに含まれる航跡に対し、追尾が確立したか否かの判定が必要であるかを調べ、必要である場合に、その判定を行う。ここで、上記１つの航跡のみでクラスタ分離された航跡の航跡状態フラグが「１」である場合は、この航跡についての追尾確立判定は不要である。逆に、該航跡の航跡状態フラグが「０」である場合は、この航跡の追尾確立判定が必要である。また、この航跡について、追尾が確立したか否かの判定基準は、この航跡が分離前のクラスタにおいて、全ての仮説に採択されていたかどうかである。すなわち、分離前のクラスタで、上記航跡が全ての仮説に含まれていた場合に限り、追尾が確立したと判定する。追尾が確立したと判定された場合、追尾確立判定部１８は該航跡を航跡状態フラグ変更部３３に送る。
【００８２】
航跡状態フラグ変更部３３では、追尾確立判定部１８より新たに追尾が確立した航跡が送られてきた場合に、この航跡の航跡状態フラグを「０」から「１」に変更し追尾確立判定手段１８へ返す。追尾確立判定手段１８は、この航跡に対して、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に、変更した航跡状態フラグを再定義する。
【００８３】
次に、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部３４において、各クラスタのクラスタ内仮説状況データ群１１の中を調べ、クラスタ内仮説表１２に定義されたクラスタ内の現時刻ｔk の仮説の中から、最善の一つの仮説、例えば仮説縮小部１６で算出した確からしさの評価値が最も高い仮説を選択する。そして、上記選択した仮説について、仮説内航跡表１３に定義された仮説内の各航跡に対して、クラスタ内航跡−観測ベクトル表１４の情報を読み出して、追尾フィルタを適用して現時刻ｔk の目標の位置、速度の平滑値を算出する。これらの算出結果に、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表３２に定義された各航跡の目標番号と航跡状態フラグを付随させて目標表示装置３に送る。
【００８４】
以上のように、この実施の形態２によれば、各時刻の観測ベクトルより開始する航跡毎に正の整数の固有の目標番号を付与すると共に、既に目標番号が付与されている既存航跡を継続して作成する現時刻ｔk の航跡には、該既存航跡の目標番号を継承するように構成し、また、各航跡毎に与えられる航跡状態フラグにより、その航跡が既に追尾が確立した航跡であるか、まだ確立していない航跡であるかを明確に区別するように構成して、さらに、目標表示装置３に送出する航跡情報に、各航跡の目標番号と航跡状態フラグを付随して出力するように構成しているため、目標表示装置３側では、既に追尾が確立済みの航跡と未確立の航跡を区別して表示することができると共に、追尾が確立済みの航跡のみを選択して表示することができるという効果が得られる。また、確立済みの航跡であるか未確立の航跡であるかに関わらず、各航跡の目標番号を表示することができるという効果が得られる。この結果、運用者は、既に確立済みの航跡がいずれであるかを知ることや、例えば前時刻tk-1 に表示された航跡と現時刻ｔk に表示された航跡のいずれが対応するか等の時間的なつながりを知ることができるという効果が得られる。
【００８５】
実施の形態３．
この実施の形態による目標追尾装置の全体構成は、実施の形態１の図１，実施の形態２の図２のうちのいずれでも良い。図３はこの発明の実施の形態３による仮説縮小部１６の処理方法を示すフローチャートである。
【００８６】
図３において、ＳＴ１はクラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出する評価値算出ステップ、ＳＴ２はクラスタ内の各航跡から最新のＮ時刻よりも古い観測ベクトルを削除する観測ベクトル削除ステップ、ＳＴ３はクラスタ内の航跡を観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類する航跡分類ステップ、ＳＴ４は同一グループに分類された航跡を同一航跡とみなした結果、航跡の構成が同一となった複数の仮説を１つの仮説に統合する仮説統合ステップ、ＳＴ５は統合後の仮説の評価値を統合前の仮説群の評価値より算出する評価値統合ステップ、ＳＴ６は上記観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループの中から１つの航跡のみを選択して残りを削除する航跡削除ステップである。
【００８７】
次に動作について説明する。
ステップＳＴ１において、クラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その評価値を算出する。ステップＳＴ２において、クラスタ内の各航跡について、その航跡が最新のＮ時刻よりも古い時刻の観測ベクトルを持っているかどうかを調べて、持っている場合に、該航跡から上記古い時刻の観測ベクトルを削除する。ステップＳＴ３において、クラスタ内の全ての航跡を、航跡を構成する観測ベクトルが全て同一で、かつ、航跡に付与された目標番号が同一であるものどうしを同一のグループに属する航跡として、複数のグループに分類する。
【００８８】
ステップＳＴ４において、上記航跡の分類により、同一のグループに属することとなった航跡同士は同一の航跡であると見なすことにより、航跡の構成が同一となったクラスタ内の複数の仮説を１つに統合する。ここで、仮説を１つに統合する場合は、航跡の構成が同一となった複数の仮説の中から１つのみをクラスタ内に残し、他の仮説を削除すれば良い。ステップＳＴ５において、上記ステップＳＴ４の操作により統合されることになった複数の仮説の上記ステップＳＴ１で算出した評価値の和を算出して、この算出結果を統合後の仮説の評価値として設定する。ステップＳＴ６において、上記ステップＳＴ３の操作で得られた各航跡のグループに対し、グループ内の１個の航跡のみをクラスタ内に残し、他の航跡を削除する。
【００８９】
以上のように、この実施の形態３の仮説縮小部１６によれば、過去Ｎ時刻分の観測ベクトルの構成が同一であるかの条件のみでなく、目標番号が同一であるかの条件によって、複数の航跡を同一視し、仮説数の削減を行うように構成しているため、異なる目標を追尾しようとして作成された航跡同士を同一視するような矛盾を犯すことなく仮説数を削減できるという効果が得られる。
【００９０】
実施の形態４．
この実施の形態による目標追尾装置の全体構成は、実施の形態１の図１，実施の形態２の図２のうちのいずれでも良い。図４はこの発明の実施の形態４による仮説縮小部１６の処理方法を示すフローチャートである。
【００９１】
図４において、ＳＴ１はクラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出する評価値算出ステップ、ＳＴ１１はクラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得する親仮説番号取得ステップ、ＳＴ１２はクラスタ内の仮説を上記Ｎ時刻前の仮説の番号が同一の仮説毎に分類する仮説分類ステップ、ＳＴ１３は上記分類した仮説の各グループ毎にグループ内の仮説の評価値の合計値を算出する評価値合計ステップ、ＳＴ１４は上記評価値の合計値が最大となる仮説のグループを選択する仮説グループ選択ステップ、ＳＴ１５は上記選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除する仮説削除ステップ、ＳＴ１６はクラスタ内に残存する仮説のいずれにも含まれることのない航跡をクラスタ内から削除する航跡削除ステップである。
【００９２】
次に動作について説明する。
ステップＳＴ１において、クラスタ内の各仮説の確からしさを評価し、その評価値を算出する。ステップＳＴ１１において、クラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得する。
【００９３】
ここで、このステップＳＴ１１の処理は以下に述べる意味を持つものである。すなわち、従来の技術の説明でも述べたように、この発明の目標追尾装置では、前時刻ｔk-1 の１個の仮説より現時刻ｔk の複数の仮説が作成され、これらの現時刻ｔk の各仮説から、さらに次時刻の複数の仮説が作成されるというように、言わばツリー状に仮説が作成されていく。したがって、例えば現時刻ｔk のある仮説と、この仮説を作成する源となった前時刻ｔk-1 の仮説の関係は親子関係と見なすことができ、現時刻の任意の仮説について、その仮説の親となる前時刻ｔk-1 の仮説は必ず１つである。
【００９４】
さらに、この関係を過去Ｎ時刻分たどれば、現時刻ｔk の任意の仮説について、その仮説のＮ時刻前の親を特定することができる。ステップＳＴ１１の処理は、現時刻ｔk の各仮説について、上記のごとくＮ時刻前の親を特定することを意味する。なお、ステップＳＴ１１の処理を実現するためには、各時刻における仮説作成部１０の処理で、新たに作成した仮説に、例えば１から始まる通し番号を振ると共に、各仮説に対し、その仮説の作成元となった過去Ｎ時刻分の上記仮説番号の履歴の情報を持たせてクラスタ内に保存しておけば良い。
【００９５】
ステップＳＴ１２において、クラスタ内の全ての仮説を、上記ステップＳＴ１１で取得したＮ時刻前の仮説の番号が同一であるものどうしを同一のグループに属するとして、複数の仮説のグループに分類する。ステップＳＴ１３において、上記ステップＳＴ１２で得られた仮説の各グループ毎に、グループ内の仮説の評価値を合計する。ステップＳＴ１４において、全ての仮説のグループから上記ステップＳＴ１３で得られた評価値の合計値が最大となるグループを選択する。ステップＳＴ１５において、上記ステップＳＴ１４で選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除する。ステップＳＴ１６において、上記ステップＳＴ１５の処理によりクラスタ内に残存することとなった仮説のいずれにも含まれないクラスタ内の航跡を抽出し、これらの航跡をクラスタ内から削除する。
【００９６】
以上のように、この実施の形態４の仮説縮小部１６によれば、過去Ｎ時刻分の相関の可能性について仮説を作成することができると共に、複数の航跡を同一視するような操作を行わないため、目標番号が異なる航跡同士を混同するような矛盾を犯すことなく仮説数を削減できるという効果が得られる。
【００９７】
実施の形態５．
この実施の形態による目標追尾装置の全体構成は、実施の形態１の図１，実施の形態２の図２のうちのいずれでも良い。図５はこの発明の実施の形態５による目標番号対応型航跡決定部２１又は目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部３４の処理方法を示すフローチャートである。
【００９８】
図５において、ＳＴ２１は各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択する複数仮説選択ステップ、ＳＴ２２は上記選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出する確立航跡抽出ステップ、ＳＴ２３は上記抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻ｔk の位置、速度等の平滑値を算出する追尾フィルタ処理ステップ、ＳＴ２４は上記抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価する航跡評価値算出ステップである。
【００９９】
また、図５において、ＳＴ２５は上記抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類する航跡分類ステップ、ＳＴ２６は上記分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合する平滑諸元統合ステップ、ＳＴ２７は各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を該目標番号や航跡状態フラグと共に目標表示装置３に送出する航跡情報出力ステップである。
【０１００】
次に動作について説明する。
ステップＳＴ２１において、各クラスタ内の仮説の中から評価値の高い複数の仮説を選択する。このとき、例えば仮説評価値が所定の基準以上の仮説を全て選択する方法や、仮説評価値が高い仮説から順に選択して、評価値の累計が所定の基準に達するまでの複数の仮説を選択する方法等が適用できる。ステップＳＴ２２において、上記ステップＳＴ２１で選択された仮説の少なくとも一つの仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡の全てを抽出する。ステップＳＴ２３において、上記ステップＳＴ２２で抽出された各航跡について、カルマンフィルタ等を使用して平滑化を行い、現時刻の位置、速度等の平滑値を算出する。
【０１０１】
ステップＳＴ２４において、上記ステップＳＴ２２で抽出された各航跡に対して、航跡の確からしさを評価した評価値を算出する。ここで、航跡の評価値は、例えば、該航跡を含む仮説の確からしさの評価値の和で定義することができる。ステップＳＴ２５において、上記ステップＳＴ２２で抽出された航跡の全体を目標番号が同一の航跡毎に分類する。ステップＳＴ２６において、上記目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループに対し、グループ内の各航跡に対する上記ステップＳＴ２３で算出した平滑値を、上記ステップＳＴ２４で算出した各航跡の評価値で重み付け統合することにより、各グループに固有の平滑値を算出する。ここで算出した各グループ固有の平滑値は、各目標番号に対応する平滑値を意味する。ステップＳＴ２７において、各目標番号に対応して、該目標番号と平滑値、又は目標番号、航跡状態フラグと平滑値を、航跡情報として目標表示装置３に出力する。
【０１０２】
以上のように、この実施の形態５の目標番号対応型航跡決定部２１又は目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部３４によれば、クラスタ内の最善の１つの仮説ではなく、上位の複数の仮説の影響を仮説の信頼度で重み付け統合した平滑値を、各目標番号毎に対応させて目標表示装置３に出力するため、各時刻毎に表示される航跡の平滑位置や速度が変動することが少なく、安定した表示を得ることができるという効果が得られる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、クラスタ内仮説表と、仮説内航跡表と、クラスタ内航跡−観測ベクトル表と、クラスタ内航跡−目標番号表と、観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表、クラスタ内航跡−観測ベクトル表及びクラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ新設統合部と、クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義すると共に、クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号を決定して、クラスタ内航跡−目標番号表に再定義する目標番号対応型航跡作成部と、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、目標番号対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表、クラスタ内航跡−観測ベクトル表及びクラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ分離部と、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して付与された新規の目標番号をクラスタ内航跡−目標番号表に定義する追尾確立判定部と、クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号を付随させて出力する目標番号対応型航跡決定部とを備えたことにより、既に確立済みの航跡がいずれであるかを知ることや、前時刻に表示された航跡と現時刻に表示された航跡のいずれが対応するか等の時間的なつながりを知ることができるという効果がある。
【０１０４】
この発明によれば、クラスタ内仮説表と、仮説内航跡表と、クラスタ内航跡−観測ベクトル表と、クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表と、観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表、クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びにクラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ新設統合部と、クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義し、クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号及び航跡状態フラグを決定して、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に再定義すると共に、作成した新航跡に対して、付与された目標番号と、追尾が確立していない航跡であることを示す航跡状態フラグを、クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグに再定義する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部と、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、クラスタ内仮説表、仮説内航跡表、クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びに上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ分離部と、１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して変更された航跡状態フラグをクラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義する追尾確立判定部と、クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号と航跡状態フラグを付随させて出力する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部とを備えたことにより、既に確立済みの航跡がいずれであるかを知ることや、前時刻に表示された航跡と現時刻に表示された航跡のいずれが対応するか等の時間的なつながりを知ることができるという効果がある。
【０１０５】
この発明によれば、仮説縮小部が、クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、クラスタ内の各航跡から最新のＮ時刻よりも古い観測ベクトルを削除し、クラスタ内の航跡を観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類し、同一グループに分類された航跡を同一航跡とみなした結果、航跡の構成が同一となった複数の仮説を１つの仮説に統合し、統合後の仮説の評価値を統合前の仮説群の評価値より算出し、観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループの中から１つの航跡のみを選択して残りを削除することにより、異なる目標を追尾しようとして作成された航跡同士を同一視するような矛盾を犯すことなく仮説数を削減できるという効果がある。
【０１０６】
この発明によれば、仮説縮小部が、クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、クラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得し、クラスタ内の仮説を上記Ｎ時刻前の仮説の番号が同一の仮説毎に分類し、分類した仮説の各グループ毎にグループ内の仮説の評価値の合計値を算出し、評価値の合計値が最大となる仮説のグループを選択し、選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除し、クラスタ内に残存する仮説のいずれにも含まれることのない航跡をクラスタ内から削除することにより、目標番号が異なる航跡同士を混同するような矛盾を犯すことなく仮説数を削減できるという効果がある。
【０１０７】
この発明によれば、目標番号対応型航跡決定部が、各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を、目標番号と共に出力することにより、各時刻毎に表示される航跡の平滑位置や速度が変動することが少なく、安定した表示を得ることができるという効果がある。
【０１０８】
この発明によれば、目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部が、各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、各目標番号に対応する統合後の平滑値を目標番号及び航跡状態フラグと共に出力することにより、各時刻毎に表示される航跡の平滑位置や速度が変動することが少なく、安定した表示を得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による目標追尾装置の全体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２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３】 この発明の実施の形態３による仮説縮小部の処理方法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４による仮説縮小部の処理方法を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態５による目標番号対応型航跡決定部又は目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部の処理方法を示すフローチャートである。
【図６】 従来の目標追尾装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】 各航跡と観測ベクトルの相関の判定が困難となる状況の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 目標追尾装置、２ 目標観測装置、３ 目標表示装置、４ ゲート算出部、５ 観測ベクトル選択部、６ システム内クラスタ表、７ クラスタ新設統合部、８ クラスタ内観測ベクトル表、９ 目標番号対応型航跡作成部、１０ 仮説作成部、１１ クラスタ内仮説状況データ群、１２ クラスタ内仮説表、１３仮説内航跡表、１４ クラスタ内航跡−観測ベクトル表、１５ クラスタ内航跡−目標番号表、１６ 仮説縮小部、１７ クラスタ分離部、１８ 追尾確立判定部、１９ 目標番号付与部、２０ システム内目標番号表、２１ 目標番号対応型航跡決定部、３１ 目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部、３２ クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表、３３ 航跡状態フラグ変更部、３４ 目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部。
Claims (6)
- 既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表と、
既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表と、
既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表と、
既存のクラスタ内にある全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号を定義したクラスタ内航跡−目標番号表と、
上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された全ての航跡に対して、現時刻の観測ベクトルの存在期待領域である各航跡のゲートを算出するゲート算出部と、
入力された現時刻の観測ベクトル全体から、上記ゲート算出部により算出された各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べ、各航跡に相関し得る観測ベクトルを選択する観測ベクトル選択部と、
上記観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表及び上記クラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ新設統合部と、
クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義すると共に、上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号を決定して、上記クラスタ内航跡−目標番号表に再定義する目標番号対応型航跡作成部と、
上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、上記目標番号対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、
上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、
仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表及び上記クラスタ内航跡−目標番号表を再構成するクラスタ分離部と、
１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して付与された新規の目標番号を上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義する追尾確立判定部と、
追尾が確立した航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部と、
上記クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、上記クラスタ内航跡−目標番号表に定義された目標番号を付随させて出力する目標番号対応型航跡決定部とを
備えたことを特徴とする目標追尾装置。 - 既存のクラスタ内にある全ての仮説を定義したクラスタ内仮説表と、
既存のクラスタ内の各仮説毎に仮説内にある全ての航跡を定義した仮説内航跡表と、
既存の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定義したクラスタ内航跡−観測ベクトル表と、
既存のクラスタ内にある全ての航跡に対して、航跡に付随する目標番号と、追尾が確立した航跡であるか否かを示す航跡状態フラグを定義したクラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表と、
上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された全ての航跡に対して、現時刻の観測ベクトルの存在期待領域である各航跡のゲートを算出するゲート算出部と、
入力された現時刻の観測ベクトル全体から、上記ゲート算出部により算出された各航跡のゲート内にいずれの観測ベクトルが存在するかを調べ、各航跡に相関し得る観測ベクトルを選択する観測ベクトル選択部と、
上記観測ベクトル選択部の出力と既存のクラスタの関係から、いずれのクラスタの航跡とも相関し得ない観測ベクトルにより新たなクラスタを作成し、ある観測ベクトルが互いに異なるクラスタに属する複数の航跡のゲート内に存在した場合に、これらのクラスタを統合し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びに上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ新設統合部と、
クラスタ内の現時刻の観測ベクトルと、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に定義された既存のクラスタ内にある航跡から、現時刻に対応した航跡を作成して、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表に再定義し、上記クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号により、作成した現時刻に対応した航跡の目標番号及び航跡状態フラグを決定して、上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に再定義すると共に、作成した新航跡に対して、付与された目標番号と、追尾が確立していない航跡であることを示す航跡状態フラグを、上記クラスタ内航跡−目標番号表及び航跡状態フラグに再定義する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部と、
新航跡に対して新規の目標番号を付与する目標番号付与部と、
上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に定義されたクラスタ内の既存仮説の状況と、上記目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡作成部が作成した現時刻の航跡より、現時刻の観測ベクトルに対応するクラスタ内の新たな仮説を作成して、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義する仮説作成部と、
上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表に再定義されているクラスタ内の各仮説の確からしさの評価を行い、この評価結果に基づいてクラスタ内の仮説数を削減する仮説縮小部と、
仮説縮小後のクラスタが分離可能であるかどうかを判定し、分離できる場合に分離後の各クラスタの仮説を再構成し、上記クラスタ内仮説表、上記仮説内航跡表、上記クラスタ内航跡−観測ベクトル表並びに上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表を再構成するクラスタ分離部と、
１つの航跡のみで構成されるクラスタが分離された場合に、この航跡の追尾が確立したか否かを判定し、追尾が確立した航跡に対して変更された航跡状態フラグを上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義する追尾確立判定部と、
追尾が確立した航跡に対して、追尾が確立したことを示す航跡状態フラグに変更する航跡状態フラグ変更部と、
上記クラスタ内仮説表に定義された仮説の中から１つの仮説を選択し、現時刻の目標の数と航跡を決定し、上記クラスタ内航跡−目標番号及び航跡状態フラグ表に定義された目標番号と航跡状態フラグを付随させて出力する目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部とを
備えたことを特徴とする目標追尾装置。 - 仮説縮小部が、
クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、
クラスタ内の各航跡から最新のＮ時刻よりも古い観測ベクトルを削除し、
クラスタ内の航跡を観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類し、
同一グループに分類された航跡を同一航跡とみなした結果、航跡の構成が同一となった複数の仮説を１つの仮説に統合し、
統合後の仮説の評価値を統合前の仮説群の評価値より算出し、
上記観測ベクトルの構成と目標番号が同一の航跡毎に分類した航跡の各グループの中から１つの航跡のみを選択して残りを削除する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の目標追尾装置。 - 仮説縮小部が、
クラスタ内の各仮説の確からしさの評価値を算出し、
クラスタ内の各仮説に対し、この仮説を生む親となったＮ時刻前の仮説の番号を取得し、
クラスタ内の仮説を上記Ｎ時刻前の仮説の番号が同一の仮説毎に分類し、
上記分類した仮説の各グループ毎にグループ内の仮説の評価値の合計値を算出し、
上記評価値の合計値が最大となる仮説のグループを選択し、
上記選択された仮説グループ以外のグループに属する仮説をクラスタ内から削除し、
クラスタ内に残存する仮説のいずれにも含まれることのない航跡をクラスタ内から削除する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の目標追尾装置。 - 目標番号対応型航跡決定部が、
各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、
上記選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、
上記抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、
上記抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、
上記抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、
上記分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、
各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を、目標番号と共に出力する
ことを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。 - 目標番号及び航跡状態フラグ対応型航跡決定部が、
各クラスタ内の仮説の中から仮説の評価値が高い複数の仮説を選択し、
上記選択した複数の仮説に含まれる航跡で、既に追尾が確立した航跡であるものを全て抽出し、
上記抽出した追尾確立済みの航跡に対し、追尾フィルタ処理により目標の現時刻の位置、速度等の平滑値を算出し、
上記抽出した追尾確立済みの航跡の確からしさを評価し、
上記抽出した航跡を目標番号が同一の航跡毎に分類し、
上記分類した航跡の各グループ毎に、グループ内の各航跡に対する位置、速度等の平滑値を、各航跡の評価値で重み付け統合し、
各目標番号に対応する上記統合後の平滑値を目標番号及び航跡状態フラグと共に出力する
ことを特徴とする請求項２記載の目標追尾装置。
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