JP3784795B2

JP3784795B2 - 追跡システム及び移動体追跡装置及びプログラム

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Publication number: JP3784795B2
Application number: JP2003352182A
Authority: JP
Inventors: 正人菊池; 雅仁福嶋; 郁夫高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005114666A

Description

本発明は、移動体に取り付けた発信機からの電波を受信し、電波の到来角度に基づいて発信機の位置を特定し、移動体を追跡する追跡システムに係り、計測の精度を向上させ、処理負荷の軽減を図る技術に関する。

競走馬トレーニングセンター等で、競走馬（移動体の例）に電波発信機を取り付け、その電波を複数の受信センサで受信し、受信した電波により電波発信機の位置情報を算出し、競走馬の位置や速度を提供するサービスを行うシステムが提案されている。

例えば、特開平１１−２４８８３０号公報には、競走体（競走馬に相当）の進路妨害や技術の向上を目的とするコース取り（速度解析を含む）等を解析するための走行経路計測装置が開示されている。

この装置では、受信機により受信された電波から競走体の識別情報を抽出し、その識別情報に係る競走体を特定する一方、受信機により受信された電波の到来方位からその競走体の方位角を計測し（測角処理）、その計測結果に基づいて競走体の位置及び速度を追尾している（測位追尾処理）。

上述の測角処理と測位追尾処理は、処理負荷が高く、システム構築に係るコストを高める要因となっている。従って、測角処理と測位追尾処理を効率化し、全体の処理負担を軽減することが求められている。
特開平１１−２４８８３０号公報

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、測角の条件を絞ることにより測角処理の負担を軽減するとともに、測角を正確にすることにより測位追尾処理の負担も軽減することである。

本発明に係る追跡システムは、
発信機の位置を時間的に連続する軌跡として記憶する追跡システムであって、以下の要素を有することを特徴とする
（１）発信機から発信された電波を受信するアンテナを有する複数の受信センサ
（２）受信センサのアンテナで受信した電波の到来角度を検出する処理部であって、当該処理における条件である測角条件が判定されている場合には、当該検出条件に従って前記電波の到来角度の検出を行う測角処理部
（３）少なくとも２つの受信センサのアンテナに対する電波の到来角度と、当該少なくとも２つの受信センサの位置関係に基づいて、発信機の位置を算出し、更に、後の時点での発信機の位置を予測した予測領域を算出する測位追尾処理部
（４）算出された予測領域に基づいて、前記測角条件を判定する測角条件判定部。

本発明においては、測位追尾処理部は、後の時点（例えば、次のタイムスタンプ）での発信機の位置を予測した予測領域を算出し、測角条件判定部は、予測領域に基づいて測角条件を判定し、測角処理部は、測角条件に従って電波の到来角度の検出処理を行うので、測角の条件を絞ることにより測角処理の負担を軽減するとともに、測角を正確にすることにより測位追尾処理の負担も軽減することができる。

実施の形態１．
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図１は、追跡システムの全体構成を示す図である。複数の受信センサ３が、伝送路２を介して移動体追跡装置１に接続されている。受信センサ３は、発信機４から受信した電波をデータに変換し、移動体追跡装置１に送信するように構成されている。移動体追跡装置１は、各受信センサ３から受信したデータに基づいて、発信機４の位置を算出し、速度や移動方向を解析するように構成されている。

図２は、受信センサの配置を示す図である。この例では、複数の受信センサ３が、コース（経路）に沿って設置されている。受信センサ３は、発信機４の位置を追跡するために用いられるほか、受信センサ３−１は特に発信機４がゴールラインを通過する時刻を計測するためにも用いられる。

そのため、受信センサ３は、コースに沿って所定間隔で設置されている。各受信センサ３は、コース内を移動する発信機４から電波を受信する。尚、通常受信センサ３の設置間隔は、発信機４と受信センサ３の伝送距離の性能に適した距離が選択される。また、位置計測の精度を高める必要があるエリアについて、受信センサ３を密に配置することも有効である。あるいは、逆に位置計測の精度が要求されないところは、受信センサ３を疎に配置することも有効である。図２の例では、スタートからゴールまでの走行タイムを計測することを主目的としているので、ゴールライン上の受信センサ３−１における計測を重視し、追跡用の受信センサ３−２等は疎に配置されている。

次に、受信センサ３の構成について説明する。図３は、受信センサの構成（その１）を示す図である。受信センサ３は、電波の到来方向を特定するために、例えば円形アレー形のアンテナを用いる。図中、受信アンテナ３１は、円形アレー形のアンテナを構成する素子である。受信アンテナ３１は、電波を受信し、アナログ信号を出力する。アナログ−デジタル変換部３２は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、出力する。フィルタ処理部３３は、デジタル信号をフィルタリングする。

次に、受信センサのマイクロプロセッサによる処理について説明する。受信センサ計測情報生成部３４と計測情報送信部３５は、プログラムにより処理を実行するように構成されている。図４は、受信センサの処理フロー（その１）を示す図である。図に示すように、受信センサ計測情報生成部３４による受信センサ計測情報生成処理（Ｓ４０１）と、計測情報送信部３５による計測情報送信処理（Ｓ４０２）を終了の指示があるまで（Ｓ４０３）繰り返す。

受信センサ計測情報生成処理（Ｓ４０１）では、受信センサ計測情報生成部３４が各フィルタ処理部３３からの出力データを入力する。

図５は、フィルタ処理部の出力データの例を示す図である。ヘッダとして、タイムスタンプと受信アンテナＩＤを備え、周波数とスロット番号の組み合せ毎にレコードを設け、それぞれ対応するデジタルデータ群を有している。デジタルデータは、電波の到来角度を特定するためのデータ（例えば、相関行列）である。周波数とスロット番号の組み合せは、発信機４を特定する発信機特定情報の例である。この例では、複数の発信機４をそれぞれ識別するために、各周波数をスロット分割し、発信機４毎に固有の周波数とスロット番号の組み合せを割り当て、発信機４は、当該周波数とスロット番号に従って電波を送出するように構成されている。

尚、この例によらず、発信機４毎に異なる周波数を割り当て、スロット分割を行わず、周波数のみによって発信機４を特定してもよい。この場合、発信機４は、当該周波数に従って電波を送出するように構成される。また、各発信機４で共通の周波数を用い、スロット分割を行ない、スロット番号のみによって発信機４を特定してもよい。この場合、発信機４は、当該スロットに従って電波を送出するように構成される。

そして、各フィルタ処理部３３の出力データを所定のフォーマットでまとめ、受信センサＩＤを加えて、受信センサ計測情報とする。図６は、受信センサ計測情報の例を示す図である。同じタイムスタンプにかかるデータを収集すると図示した構成となる。

計測情報送信処理（Ｓ４０２）では、計測情報送信部３５が、この受信センサ計測情報を移動体追跡装置１に、伝送路２を介して送信する。

受信センサ３は、上述の処理を、タイムスタンプ毎に繰り返すように構成されている。

続いて、移動体追跡装置１の構成について説明する。図７は、移動体追跡装置の構成（その１）を示す図である。移動体追跡装置１は、計測情報受信部７１、測角処理部７２、発信機別角度情報抽出部７３、測位処理部７４、追尾処理部７５、測角条件判定部７６、及び測角条件記憶部７７の各要素を有している。測位処理部７４と追尾処理部７５は、測位追尾処理部を構成している。測位追尾処理部は、タイムスタンプ毎の発信機の位置を特定し、軌跡として記憶するとともに、次タイムスタンプにおける発信機の位置を予測するように構成されている。

計測情報受信部７１は、各受信センサ３から前述の受信センサ計測情報を受信するように構成されている。測角処理部７２は、各受信センサ計測情報を入力し、それぞれに含まれる周波数とスロット番号の組み合せ毎に測角処理を行う。つまり、各受信アンテナ３１で受信した発信機４からのデータの位相差に基づいて、電波の到来方向（計測角度）を算出するように構成されている。発信機別角度情報抽出部７３は、異なる受信センサについての発信機角度情報群から、特定の発信機に係る計測角度を抽出するように構成されている。測位処理部７４は、２つの受信センサ３での計測角度のペアから発信機の計測位置を算出するように構成されている。追尾処理部７５は、移動後の発信機の位置を予測し、計測位置と按分して登録する位置を算出し、これを連続する位置の軌跡として記憶するように構成されている。また、次の登録対象となるタイムスタンプ時における各発信機の位置を予測した予測領域を算出するように構成されている。測角条件判定部７６は、発信機毎に、計測する受信センサにおける測角条件を判定するように構成されている。測角条件記憶部７７は、判定された測角条件を記憶するように構成されている。

移動体追跡装置１の処理について説明する。図８は、移動体追跡処理の全体処理フロー（その１）を示す図である。移動体追跡装置１は、タイムスタンプ毎に以下の処理（Ｓ８０２〜Ｓ８１０）を繰り返す（Ｓ８０１）。

計測情報受信部７１は、各受信センサについて、計測情報受信処理（Ｓ８０３）と測角処理（Ｓ８０４）を繰り返す（Ｓ８０２）。すべての受信センサについて処理した時点でループ処理を終了する（Ｓ８０５）。計測情報受信処理（Ｓ８０３）は、受信センサＩＤを指定して、各受信センサ３に対して受信センサ計測情報を要求し、応答として受信センサ計測情報を受信する。この例によらず、受信センサ３側から自発的に送信された受信センサ計測情報を、受動的に受信するようにしてもよい。

いずれの場合であっても、移動体追跡装置１は、予めすべての受信センサＩＤを記憶しており、その受信センサＩＤにより受信センサ計測情報の不足を判定することができるように構成され、すべての受信センサＩＤから漏れなく受信センサ計測情報を収集し、測角処理する。

測角処理（Ｓ８０４）について説明する。図９は、測角処理フロー（その１）を示す図である。この処理により、測角処理部７２は各タイムスタンプ毎に受信センサＩＤに対応付けて、発信機角度情報を出力する。

図１０は、発信機角度情報の例を示す図である。発信機角度情報は、周波数とスロット番号の組み合せ（発信機特定情報）毎にレコードを設け、各レコードは、計測角度の項目を有している。この例では、１つの計測角度のみを記憶しているが、全方位に対して測角した場合には、複数の計測角度が算出され、それらが記憶されることもある。

本発明の測角処理（Ｓ８０４）では、測角条件記憶部７７に記憶されている測角条件に従って測角するように動作する。この実施の形態では、予測角度範囲が設定されている。予測角度範囲とは、計測する受信センサの位置を基準として、計測対象である受信センサの電波が到来すると予想される角度の範囲である。

図９に示すように、処理対象の受信センサＩＤに対応する受信センサ計測情報から、順次周波数とスロット番号の組み合せを取得し、各組み合せについて以下の処理を繰り返す（Ｓ９０１）。

Ｓ９０２では、測角条件記憶部７７から処理対象のタイムスタンプに相当する予測タイムスタンプを含み、処理対象の受信センサＩＤを含み、更に、処理対象の周波数とスロット番号の組み合せを含むレコードを検索する。本実施の形態で、測角条件記憶部７７は、図２６のように構成されている。測角条件記憶部７７については、後に詳述する。

該当するレコードがある場合（測角条件が得られている場合）には（Ｓ９０３）、測角条件に従って、計測角度を算出する処理を行う。そのため、当該レコードで対応付けられている測角条件（具体的には予測角度範囲）を取得する（Ｓ９０４）。予測角度範囲を所定の精度に従って分割し、各分割範囲の電波強度を算出する（Ｓ９０５）。例えば、予測角度範囲が１０〜２０度であって、精度が１度間隔である場合には、１０〜１１度、１１〜１２度、…１９〜２０度の各範囲について電波の強度を算出する。そして、最大の電波強度を示した分割範囲を特定し（Ｓ９０６）、当該分割範囲の中心角度を、計測角度とする（Ｓ９０７）。例えば、各範囲の電波強度を比べた結果、１２〜１３度の電波強度が最大であった場合には、その範囲の中心角度つまり最小角度と最大角度の平均である１２．５度を計測角度とする。次に、この計測角度を周波数とスロット番号の組み合せに対応つけて、出力する発信機角度情報に含める（Ｓ９０８）。

一方、該当するレコードがない場合（測角条件が得られていない場合）には（Ｓ９０３）、全範囲（０〜３６０度）を所定の精度（例えば、１度間隔）に従って分割し、各分割範囲の電波強度を算出する（Ｓ９０９）。そして、所定の電波強度以上を示した分割範囲を特定する（Ｓ９１０）。最大の強度を示した範囲が到来方向とは限らないので、この処理では、所定の強度以上を示した範囲から複数の計測角度を求める。そして、これらの計測角度を周波数とスロット番号の組み合せに対応つけて、出力する発信機角度情報に含める（Ｓ９０８）。

受信センサ計測情報に含まれる周波数とスロット番号の組み合せについて、すべて処理した時点で（Ｓ９１１）、発信機角度情報に、処理対象である受信センサＩＤとタイムスタンプを対応付けて出力する（Ｓ９１２）。

図８に示すように、特定のタイムスタンプに関する受信センサ計測情報をすべて受信した時点で、各発信機について以下の処理を繰り返す（Ｓ８０６）。移動体追跡装置１は、予め発信機に割り当てられた周波数とスロット番号の組み合せ（発信機特定情報）を記憶しており、その周波数とスロット番号の組み合せ（発信機特定情報）により、すべての発信機について漏れなく処理を行うように構成されている。

発信機別角度情報抽出処理（Ｓ８０７）について詳述する。図１１は、発信機別角度情報抽出処理フローを示す図である。

周波数とスロット番号のすべての組み合せ（すべての発信機特定情報）について以下の処理を繰り返す（Ｓ１１０１）。当該周波数とスロット番号の組み合せ、及び受信センサ計測情報群で共通の当該タイムスタンプを発信別角度情報テーブルに記憶する（Ｓ１００２）。これらは、発信別角度情報テーブルのヘッダに格納される。

ここで、本処理により生成される発信機別角度情報テーブルの構成について説明する。図１２は、発信機別角度情報テーブルの例を示す図である。ヘッダとして、周波数１２０１とスロット番号１２０２の組み合せ（発信機特定情報）、タイムスタンプ１２０３を備え、続いて当該発信機からの電波を受信した受信センサ毎にレコードを設け、それぞれ受信センサＩＤ１２０４と計測角度１１０５の項目を有する。周波数とスロット番号のすべての組み合せ（発信機特定情報）について、このようなテーブルが生成される。この例では、１つの計測角度のみを記憶しているが、全方位に対して測角した場合には、複数の計測角度が算出され、それらが記憶されることもある。

図１１に示すように、ヘッダを生成したのち（Ｓ１１０２）、すべての受信センサの受信センサ計測情報（タイムスタンプ共通）について以下の処理を繰り返し（Ｓ１１０３）、当該発信機に係る計測角度を受信センサＩＤともに抽出する。

まず、当該タイムスタンプが一致する発信機角度情報を選択し（例えば、図１２）そこから、当該周波数とスロット番号の組み合せが一致するレコードを検索する（Ｓ１１０４）。当該レコードが存在する場合は（Ｓ１１０５）、発信機角度情報の送信元を示す受信センサＩＤ（受信センサ計測情報として、当該発信機角度情報とともに受信した受信センサＩＤ）と、当該レコードから読み出した計測角度を発信別角度情報テーブルに記憶する（Ｓ１１０６）。検索の結果、該当するレコードが存在しない場合には（Ｓ１１０５）、次の処理に移行する。このように、すべての受信センサの受信センサ計測情報について処理した時点で（Ｓ１１０７）、当該周波数とスロット番号の組み合せに対する処理を終了する。

このように、周波数とスロット番号のすべての組み合せについて処理した時点で（Ｓ１１０８）、全体の処理を終了する。

こうして得られた発信機別選択角度情報テーブルに基づいて、測位処理部７４により図８に示した測位処理（Ｓ８０８）を行う。この処理では、発信機位置情報を生成する。

図１３は、発信機位置情報の例を示す図である。ヘッダとして、周波数とスロット番号の組み合せ、及びタイムスタンプを有し、計測位置の項目を含んでいる。

測位処理として具体的には、まず周波数とスロット番号の組み合せ、及びタイムスタンプを発信機別角度情報テーブル（図１２）から読み込み、発信機位置情報（図１３）にコピーする。その後、発信機別角度情報テーブルに含まれるいずれかの２つの受信センサに係る計測角度に含まれる計測角度同士を組み合せ、三角測量の方法に従って処理し、計測位置座標を算出する。算出した計測位置座標を発信機位置情報に格納する。

図８に示した追尾処理（Ｓ８０９）について詳述する。図１４は、追尾処理部の構成例を示す図である。追尾処理部７５は、予測位置座標算出部１４１、平滑化部１４２、位置座標登録部１４３、発信機軌跡情報記憶部１４４、予測領域算出部１４５により構成されている。

図１５は、追尾処理フローを示す図である。まず、予測位置座標算出部１４１により予測位置座標算出処理（Ｓ１５０１）を行う。この処理では、発信機の軌跡に基づいて、当該タイムスタンプにおける発信機の位置を予測する。発信機の軌跡は、発信機軌跡情報記憶部１４４で管理されている。例えば、前回の位置に至る移動ベクトルを算出し、その移動ベクトルを前回の位置座標に加えることにより、予測位置を算出する。その他、移動体の運動モデルを想定し、そのモデルに従って予測位置を算出する方法などもある。

図１６は、発信機軌跡情報の例を示す図である。ヘッダとして、周波数とスロット番号の組み合せ（発信機特定情報）を有し、タイムスタンプ毎にレコードを設け、当該タイムスタンプと位置座標を対応付けている。このようなテーブルが、周波数とスロット番号のすべての組み合せ（すべての発信機特定情報）について設けられている。

続いて、平滑化部１４２により平滑化処理（Ｓ１５０２）を行う。この処理では、予測位置座標と計測位置座標を所定の比率で按分し、登録する位置座標を求める。例えば、１対１の比率で按分する場合には、両座標の中間点の座標が登録する位置座標となる。尚、計測位置座標が複数ある場合には、予測位置座標に最も近い計測位置座標を用いて処理する。

位置座標登録部１９３は、按分により算出した登録する位置座標を位置候補座標を、タイムスタンプとともに発信機軌跡情報記憶部１４４に追加する（Ｓ２００４）。

そして、予測領域算出部１４５は、処理対象のタイムスタンプに基づいて、次のタイムスタンプである予測タイムスタンプを特定する。例えば、処理対象の今のタイムスタンプに所定の間隔値を加えて次のタイムスタンプを特定する。そして、発信機軌跡情報記憶部１４４から、処理対象の周波数とスロット番号の組み合せに係る位置座票群をタイムスタンプとともに取得する。つまり、軌跡を特定する情報を取得する。そして、この情報に基づいて、予測タイムスタンプ時における当該発信機の位置を予測する。例えば、前回の位置に至る移動ベクトルを算出し、その移動ベクトルを前回の位置座標に加えることにより、予測位置を算出する。その他、移動体の運動モデルを想定し、そのモデルに従って予測位置を算出する方法などもある。この予測の際に、競走体の運動に係る誤差や、計測の誤差を加味することにより、予想位置は、確率の分布として求められる。

図１７は、予測領域算出処理の概念を示す図である。誤差発生確率分布は誤差０を中心とした正規分布に近似できるものと仮定する。１７０１は、誤差発生確率の分布を示す面である。そして、所定の確率以上の領域を抽出する処理により、予測領域１７０２が求められる。

次に、図８に示した測角条件判定処理（Ｓ８１０）について説明する。図１８は、測角条件判定処理フロー（その１）を示す図である。

この処理により、測角条件が求められる。図１９は、測角条件（その１）の例を示す図である。周波数１９０１とスロット番号１９０２の組み合せ（発信機特定情報）と予測タイムスタンプ１９０３に対応付けて、受信センサＩＤ１９０４と測角条件１９０５の組み合せを記憶するように構成されている。この例では、受信センサＩＤ＝１についてのみ測角条件を設定する例を示しているが、複数の受信センサに対して測角条件を設定する場合には、受信センサＩＤ１９０４と測角条件１９０５の組み合せを複数記憶するようにする。このような情報が、例えば１９５１〜１９５３のように、各周波数とスロット番号の組み合せ（すべての発信機特定情報）について設けられる。本実施の形態では、測角条件として予測角度範囲を記憶している。

図１８に示したように、測角条件判定部７６は、まず処理対象の周波数とスロット番号の組み合せを測角条件記憶部７７に記憶し（Ｓ１８０１）、当該周波数とスロット番号の組み合せに係る発信機予測領域情報を取得する（Ｓ１８０２）。また、予測タイムスタンプも測角条件記憶部７７に記憶する（Ｓ１８０３）。次に、測角条件を設定する受信センサを特定する（Ｓ１８０４）。この例では、所定の受信センサ（受信センサＩＤ＝１）について測角条件を設定している。但し、この例によらず、処理の都度受信センサを判定してもよい。例えば、発信機から近い受信センサ（例えば、近い方から２つ）を特定することなどが考えられる。

そして、測角条件を設定する各受信センサについて以下の処理を繰り返す（Ｓ１８０５）。まず、この受信センサＩＤを測角条件記憶部７７に記憶し（Ｓ１８０６）、続いて予測角度範囲算出処理（Ｓ１８０７）を行い、算出した予測角度範囲を測角条件として測角条件記憶部７７に記憶する（Ｓ１８０８）。そして、測角条件を設定する受信センサについて、すべて処理した時点で終了する（Ｓ１８０９）。

ここで、予測角度範囲算出処理（Ｓ１８０７）について詳述する。図２０は、予測角度範囲算出処理フローを示す図である。まず、予め受信センサの位置を記憶している内部記憶領域から、当該受信センサの位置を読み出す（Ｓ２００１）。そして、受信センサの位置から予測領域への最小角度を求め（Ｓ２００２）、更に最大角度を求める（Ｓ２００３）。

図２１と図２２は、予測角度範囲算出処理の概念を示す図である。図２１は、閉曲線により囲まれた領域を予測領域とし、図２２は、セルの集合を予測領域としている。

上述の処理では、受信センサの位置と予測領域を結ぶ線のうち最小の傾きの線の角度を最小角度αとし、受信センサの位置と予測領域を結ぶ線のうち最大の傾きの線の角度を最大角度βとする。つまり、受信センサの位置を含む接線の角度が、最小角度と最大角度となる。具体的な処理としては、予測領域内の各点について順次受信センサの位置と結ぶ線の傾きを求め、それらを比較し、最小の傾きを求め、その最小の傾きを角度に変換し、最小角度αを求める。また、同様に最大の傾きを求め、その最大の傾きを角度に変換し、最大角度βを求める。

そして、図２０のＳ２００４で、受信センサの位置から予測領域への最小角度と最大角度を、予測角度範囲のパラメータとする。

上述のように、測角条件判定部は、受信センサから予測領域への方向の角度範囲を示す予測角度範囲を判定し、測角処理部は、当該予測角度範囲についてのみ電波の到来角度を検出するように構成するので、予測された角度範囲についてのみ測角処理することになり、測角に係る処理負担が軽減される。

実施の形態２．
本実施の形態では、予測角度範囲に加えて測角精度を、測角条件とする例について説明する。本実施の形態では、測角条件判定部７６で、測角条件として、予測角度範囲と測角精度を算出し、測角処理部７２でこれを用いて測角処理する。

まず、測角処理部７２の測角処理について説明する。図２３は、測角処理フロー（その２）を示す図である。測角条件として、予測角度範囲に加えて測角精度を取得し（Ｓ２３０４）、予測角度範囲を測角精度に従って分割し、各分割範囲の電波強度を算出する（Ｓ２３０５）。前述の実施の形態では、所定の測角精度を用いたが、本実施の形態では、測角条件で指定された測角精度に従って、分割する点に特徴がある。

続いて、測角条件判定部７６の測角条件判定処理について説明する。図２４は、測角条件判定処理フロー（その２）を示す図である。本実施の形態では、測角精度算出処理（Ｓ２４０８）が加えられている。

測角精度算出処理（Ｓ２４０８）について説明する。図２５は、測角精度算出処理フローを示す図である。この処理により測角条件が得られる。図２６は、測角条件（その２）の例を示す図である。図２６に示すように、測角条件に測角精度の項目が追加されており、例えば、高精度（０．００１度）、中精度（０．０１度）、低精度（０．１度）、あるいはデフォルト精度（１度）の別が記憶されるように構成されている。

図２７は、測角精度算出処理の概念を示す図である。図２７は、図２に示したゴール付近に設定されているエリアと、予測領域の関係を示している。ゴールに最も近いエリア２７０１は、高精度の設定エリアであり、次にゴールに近いエリア２７０２は、中精度の設定エリアであり、最もゴールから遠いエリア２７０３は、低精度の設定エリアである。２７１１から２７１３の領域は、順に４−１の発信機の予測領域、４−２の発信機の予測領域、４−３の発信機の予測領域である。本処理では、各予測領域ごとに、設定エリアとの重複状態を判定し、重複する設定エリアのうち高い方の精度を測角精度とする。例えば、発信機４−１の予測領域２７１１は、高精度の設定エリア２７０１と中精度の設定エリア２７０２に重複するので、高い方である高精度を測角精度とする。同様に、発信機４−２の予測領域２７１２は、中精度の設定エリア２７０２と低精度の設定エリア２７０３に重複するので、高い方である中精度を測角精度とする。また、発信機４−３の予測領域２７１３は、いずれの設定エリアとも重複しないので、デフォルト精度を測角精度とする。

この処理を、図２５に示した処理フローにより行う。高精度から、中精度、低精度の順に、以下の処理を繰り返す（Ｓ２５０１）。当該精度の設定エリアを取得し（Ｓ２５０２）、当該設定エリアと予測領域が重複するかを判定する（Ｓ２５０３）。尚、各精度毎の設定エリアは、予め内部記憶領域に記憶されている。重複する場合には、当該精度を測角精度とする（Ｓ２５０４）。順次、処理を繰り返し（Ｓ２５０５）、いずれの精度の設定エリアとも重複しない場合には、所定のデフォルト精度を測角精度とする（Ｓ２５０６）。

上述のように、測角条件判定部は、予測領域に基づいて測角精度を判定し、測角処理部は、当該測角精度に従って電波の到来角度を検出するように構成するので、例えばゴール付近のように正確さが要求されるエリアにおける測角の精度を高め、それ以外のエリアの測角精度を低めることにより、全体の処理負担を押さえつつ重要な計測の精度を上げ、結果として、要求されるデータの品質を限られた処理資源で向上させることができる。

実施の形態３．
本実施の形態では、測角処理で、絞込みの測角と最終測角の２段階の測角を行うことを前提として、測角条件として、予測角度範囲と最終測角精度を用いる例について説明する。予測角度範囲は、絞込みの測角の対象となる角度範囲であり、最終測角精度は、最終測角における精度である。

図２８は、測角処理フロー（その３）を示す図である。本実施の形態における測角処理は、図９に示した実施の形態１における測角処理と、Ｓ９０１からＳ９０３、Ｓ９１１、Ｓ９１２の処理が共通している。従って、図２８ではＳ９０３より後からＳＳ９１１の前までの処理について説明する。

まず、測角条件である予測角度範囲と最終測角精度を取得する（Ｓ２８０１）。そして、予測角度範囲を所定の絞込み測角精度に従って分割し、各分割範囲の電波強度を算出する（Ｓ２８０２）。例えば、予測角度範囲が１０〜２０度であって、絞込み測角精度が１度間隔である場合には、１０〜１１度、１１〜１２度、…１９〜２０度の各範囲について電波の強度を算出する。そして、最大の電波強度を示した分割範囲を特定する（Ｓ２８０３）。

次に、当該分割範囲を最終測角精度に従って分割し、各二次分割範囲の電波強度を算出する（Ｓ２８０４）。例えば、各範囲の電波強度を比べた結果、１２〜１３度の電波強度が最大であった場合には、１２〜１３度の範囲を、更に分割して、電波の強度を算出する。例えば、最終測角精度が低精度（０．１度）の場合には、１２．０〜１２．１度、１２．１〜１２．２度、…１２．９〜１３．０度の各範囲について電波の強度を算出する。そして、最大の電波強度を示した二次分割範囲を特定し（Ｓ２８０５）、当該二次分割範囲の中心角度を、計測角度とする（Ｓ２８０６）。例えば、１２．１〜１２．２度の二次分割範囲が最大の電波強度を示した場合には、その範囲の中心角度つまり最小角度と最大角度の平均である１２．１５度を計測角度とする。そして、周波数、スロット番号、計測角度を出力する（Ｓ２８０７）。

測角条件判定処理について説明する。図２９は、測角条件判定処理フロー（その３）を示す図である。図２４の処理の測角精度算出処理（Ｓ２４０８）に代えて、最終測角精度算出処理（Ｓ２９０８）を行っているが、最終測角精度算出処理（Ｓ２９０８）は、実質的に測角精度算出処理（Ｓ２４０８）と同様である。つまり、実施の形態２の測角精度算出処理（Ｓ２４０８）で算出する測角精度は、本実施の形態の最終測角精度算出処理（Ｓ２９０８）で算出する最終測角精度として用いられる。また、図２６の測角精度２６０６の項目は、最終測角精度の項目として用いられる。

上述のように、測角処理部は、低い精度での電波の到来角度範囲の検出である絞込み測角と、その結果得られた到来角度角度内での高い精度での電波の到来角度範囲の検出である最終測角を行い、最終測角において測角条件である測角精度に従った電波の到来角度の検出を行う構成としたので、要求される精度の高低に応じて、最終測角の精度を調整し、予測角度範囲による効果とあわせて全体の処理効率を向上させることができる。

実施の形態４．
本実施の形態は、実施の形態３と同様に、絞込みの測角と最終測角の２段階の測角を行うことを前提として、測角条件として、予測角度範囲と最終測角精度に加えて、絞込み精度を用いる例について説明する。尚、絞込み精度は、最終測角精度とは別に、絞込み用高精度（０．１度）、絞込み用中精度（０．５度）、絞込み用低精度（１度）、絞込み用デフォルト精度（３度）のように定義されている。

まず、測角処理について説明する。図３０は、測角処理フロー（その４）を示す図である。本実施の形態における測角処理は、図９に示した実施の形態１における測角処理と、Ｓ９０１からＳ９０３、Ｓ９１１、Ｓ９１２の処理が共通している。従って、図２８ではＳ９０３より後からＳＳ９１１の前までの処理について説明する。

測角条件である予測角度範囲と最終測角精度と絞込み精度を取得し（Ｓ３００１）、予測角度範囲を、取得した絞込み測角精度に従って分割し、各分割範囲の電波強度を算出する（Ｓ３００２）。例えば、予測角度範囲が２０〜２４度であって、絞込み測角精度が絞込み用中精度（０．５度）の場合には、０．５度間隔で、２０〜２０．５度、２０．５〜２１度、…２３．５〜２４度の各範囲について電波の強度を算出する。そして、最大の電波強度を示した分割範囲を特定し（Ｓ３００３）、当該分割範囲を最終測角精度に従って分割し、各二次分割範囲の電波強度を算出する（Ｓ３００４）。そして、最大の電波強度を示した二次分割範囲を特定し（Ｓ３００５）、当該二次分割範囲の中心角度を、計測角度とする（Ｓ３００６）。周波数、スロット番号、計測角度を出力する（Ｓ３００７）。
続いて、測角条件判定処理について説明する。図３１は、測角条件判定処理フロー（その４）を示す図である。実施の形態３の処理に、絞込み精度算出処理（Ｓ３１０９）が追加されている。

絞込み精度算出処理（Ｓ３１０９）について説明する。図３２は、絞込み精度算出処理フローを示す図である。この例では、最終測角精度に対応付ける絞込み用精度を予め決めておき、その対応付けに従って絞り込み精度を決定している。この例の他にも、予測領域の大きさに応じて絞込み精度を決定する方法や、予測領域の位置に応じて絞込み精度を決定する方法や、計測角度に応じて絞込み精度を決定する方法なども有効である。

図３３は、測角条件（その３）を示す図である。図に示すように、測角条件に絞込み精度の項目が追加されている。

本実施の形態では、測角条件判定部は、予測領域に基づいて絞込み測角における精度である絞込み測角精度を判定し、測角処理部は、絞込み測角において当該絞込み測角精度に従って電波の到来角度を検出するように構成したので、２段階の測角における処理負担の配分化を可能とし、全体の処理効率を向上させることができるようにしている。

実施の形態５．
本実施の形態では、測角処理を受信センサで行う形態について説明する。その為、移動体追跡装置１は、測角条件を受信センサ３に転送し、受信センサ３は転送された測角条件を用いて測角処理を行う。以下の例では、実施の形態１で示した予測角度範囲を測角条件とする形態への応用例を示すが、実施の形態２で示した予測角度範囲と測角精度を測角条件とする形態、実施の形態３で示した予測角度範囲と最終測角精度を測角条件とする形態、実施の形態４で示した予測角度範囲と最終測角精度と絞り込精度を測角条件とする形態に応用することもできる。その場合、実施の形態２〜４の測角処理を受信センサ側で行う。

まず、受信センサの構成について説明する。図３４は、受信センサの構成（その２）を示す図である。発信機測角条件情報受信部３６は、移動体追跡装置１から発信機測角条件情報を受信するように構成されている。発信機測角条件情報は、当該受信センサにおける計測対象となる発信機毎の測角条件を指示するものである。測角処理部３７は、発信機測角条件情報に従って測角処理するように構成されている。

図３５は、受信センサの処理フロー（その２）を示す図である。タイムスタンプ毎に、発信機測角条件情報受信処理（Ｓ３５０１）、測角処理（Ｓ３５０２）、計測情報送信処理（Ｓ３５０３）を繰り返すように構成されている。

図３６は、移動体追跡装置の構成（その２）を示す図である。発信機測角条件情報抽出部７８は、受信センサ別に計測対象となる発信機に対する測角条件を抽出し、発信機測角条件情報を生成するように構成されている。発信機測角条件情報送信部７９は、発信機測角条件情報を当該受信センサに送信するように構成されている。

図３７は、移動体追跡処理の全体処理フロー（その２）を示す図である。図８の処理に比べ、測角処理が無くなり、発信機測角条件情報抽出処理（Ｓ３７１２）と発信機測角条件情報送信処理（Ｓ３７１３）が追加されている。

発信機測角条件情報抽出処理（Ｓ３７１２）では、発信機測角条件情報抽出部７８により、すべて受信センサについて以下の処理を繰り返す。測角条件記憶部７７から当該受信センサのＩＤと処理対象の予測タイムスタンプを含むレコードを検索し、検索したレコードの周波数とスロット番号と測角条件の組み合せをすべて予測タイムスタンプとともに発信機測角条件情報に含める。

発信機測角条件情報送信処理（Ｓ３７１３）では、測角条件記憶部７７により、すべての受信センサに対して、受信センサＩＤにより特定される送信先へ、対応する発信機測角情報を送信する。

移動体追跡装置は、コンピュータであり、各要素はプログラムにより処理を実行することができる。また、受信センサの一部も、コンピュータにより構成することができ、各要素はプログラムにより処理を実行することができる。これらのプログラムを記憶媒体に記憶させ、記憶媒体からコンピュータに読み取られるようにすることができる。

また、移動体追跡装置１と受信センサ３には、各情報やテーブルを記憶する記憶領域が用意されている。

上述の例では、直前までの軌跡に基づく予測領域を用いたが、非連続の時点での軌跡から予測領域を求めてもよい。つまり、ゴール付近の予測領域を、ゴール付近から離れた時点までの軌跡から予測しても構わない。

追跡システムの全体構成を示す図である。受信センサの配置を示す図である。受信センサの構成（その１）を示す図である。受信センサの処理フロー（その１）を示す図である。フィルタ処理部の出力データの例を示す図である。受信センサ計測情報の例を示す図である。移動体追跡装置の構成（その１）を示す図である。移動体追跡処理の全体処理フロー（その１）を示す図である。測角処理フロー（その１）を示す図である。発信機角度情報の例を示す図である。発信機別角度情報抽出処理フローを示す図である。発信機別角度情報テーブルの例を示す図である。発信機位置情報の例を示す図である。追尾処理部の構成例を示す図である。追尾処理フローを示す図である。発信機軌跡情報の例を示す図である。予測領域算出処理の概念を示す図である。測角条件判定処理フロー（その１）を示す図である。測角条件（その１）の例を示す図である。予測角度範囲算出処理フローを示す図である。予測角度範囲算出処理の概念を示す図である。予測角度範囲の他の例を示す図である。測角処理フロー（その２）を示す図である。測角条件判定処理フロー（その２）を示す図である。測角精度算出処理フローを示す図である。測角条件（その２）の例を示す図である。測角精度算出処理の概念を示す図である。測角処理フロー（その３）を示す図である。測角条件判定処理フロー（その３）を示す図である。測角処理フロー（その４）を示す図である。測角条件判定処理フロー（その４）を示す図である。絞込み精度算出処理フローを示す図である。測角条件（その３）を示す図である。受信センサの構成（その２）を示す図である。受信センサの処理フロー（その２）を示す図である。移動体追跡装置の構成（その２）を示す図である。移動体追跡処理の全体処理フロー（その２）を示す図である。

符号の説明

１移動体追跡装置、２伝送路、３受信センサ、４発信機、３１受信アンテナ、３２アナログ−デジタル変換部、３３フィルタ処理部、３４受信センサ計測情報生成部、３５計測情報送信部、３６発信機測角条件情報受信部、３７測角処理部、７１計測情報受信部、７２測角処理部、７３発信機別角度情報抽出部、７４測位処理部、７５追尾処理部、７６測角条件判定部、７７測角条件記憶部、７８発信機測角条件情報抽出部、７９発信機測角条件情報送信部、１４１予測位置座標算出部、１４２平滑化部、１４３位置座標登録部、１４４発信機軌跡情報記憶部、１４５予測領域算出部。

Claims

発信機の位置を時間的に連続する軌跡として記憶する追跡システムであって、（１）発信機から発信された電波を受信するアンテナを有する複数の受信センサと、
（２）受信センサのアンテナで受信した電波の到来角度を検出する処理部であって、当該処理における条件である測角条件が判定されている場合には、当該検出条件に従って前記電波の到来角度の検出を行う測角処理部と、
（３）少なくとも２つの受信センサのアンテナに対する電波の到来角度と、当該少なくとも２つの受信センサの位置関係に基づいて、発信機の位置を算出し、更に、後の時点での発信機の位置を予測した予測領域を算出する測位追尾処理部と、
（４）算出された予測領域に基づいて、前記測角条件を判定する測角条件判定部と
を備え、
上記測角条件判定部は、予測領域に基づいて測角精度を判定し、
上記測角処理部は、当該測角精度に従って電波の到来角度を検出する
ことを特徴する追跡システム。
上記測角条件判定部は、更に、受信センサから予測領域への方向の角度範囲を示す予測角度範囲を判定し、
上記測角処理部は、更に、当該予測角度範囲についてのみ電波の到来角度を検出し、することを特徴する請求項１記載の追跡システム。
上記測角処理部は、更に、低い精度での電波の到来角度範囲の検出である絞込み測角と、その結果得られた到来角度角度内での高い精度での電波の到来角度範囲の検出である最終測角を行い、最終測角において前記測角精度に従った電波の到来角度の検出を行うことを特徴する請求項２記載の追跡システム。
上記測角条件判定部は、更に、予測領域に基づいて絞込み測角における精度である絞込み測角精度を判定し、
上記測角処理部は、絞込み測角において当該絞込み測角精度に従って電波の到来角度を検出することを特徴する請求項３記載の追跡システム。
発信機から発信された電波を受信するアンテナを有する複数の受信センサと接続し、発信機の位置を時間的に連続する軌跡として記憶する移動体追跡装置であって、
（１）少なくとも２つの受信センサのアンテナに対する電波の到来角度と、当該少なくとも２つの受信センサの位置関係に基づいて、発信機の位置を算出し、更に、後の時点での発信機の位置を予測した予測領域を算出する測位追尾処理部と、
（２）受信センサのアンテナで受信した電波の到来角度を検出する際の測角条件を、前記予測領域に基づいて判定する測角条件判定部と、
（３）受信センサのアンテナで受信した電波の到来角度を検出する処理部であって、前記測角条件が判定されている場合には、当該検出条件に従って前記電波の到来角度の検出を行う測角処理部と
を備え、
上記測角条件判定部は、予測領域に基づいて測角精度を判定し、
上記測角処理部は、当該測角精度に従って電波の到来角度を検出する
ことを特徴する移動体追跡装置。
発信機から発信された電波を受信するアンテナを有する複数の受信センサと接続し、発信機の位置を時間的に連続する軌跡として記憶する移動体追跡装置となるコンピュータに以下の手順を実行させるためのプログラムであって、
（１）少なくとも２つの受信センサのアンテナに対する電波の到来角度と、当該少なくとも２つの受信センサの位置関係に基づいて、発信機の位置を算出し、更に、後の時点での発信機の位置を予測した予測領域を算出する手順と、
（２）受信センサのアンテナで受信した電波の到来角度を検出する際の測角条件を、前記予測領域に基づいて判定する手順と、
（３）受信センサのアンテナで受信した電波の到来角度を検出する手順であって、前記測角条件が判定されている場合には、当該検出条件に従って前記電波の到来角度の検出を行う手順と
を有し、
上記（２）の手順は、予測領域に基づいて測角精度を判定し、
上記（３）の手順は、当該測角精度に従って電波の到来角度を検出する
ことを特徴するプログラム。