JP4140706B2

JP4140706B2 - 目標追尾装置

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Publication number: JP4140706B2
Application number: JP2003020192A
Authority: JP
Inventors: 明男山家; 正義系; 義夫小菅
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: JP2004233136A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機や船舶等の移動体を追尾対象とし、レーダ等のセンサから得られた移動体の位置の観測情報から、移動体の位置・速度等の運動諸元の真値を推定していくことにより、複数の移動体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】
従来の目標追尾装置は、各サンプリング時刻において、センサから観測領域（あるいは目標存在領域）に存在する目標の観測値を取得して、各目標に対する前時刻の運動諸元を推定する。さらに、その推定結果から現在時刻における目標の位置を予測する。また、各目標に対する現在時刻の観測値の存在期待領域（ゲート）を算出して、ゲート内で実際に取得された観測値がどの目標に対応するかを判定する相関処理を行い、現在時刻における複数の目標の航跡を推定する。
ここで、センサによる観測では、目標の観測値以外にも誤信号が得られたり、逆に目標の観測に失敗して目標の観測値が得られなかったりすることがある。また、複数の目標が密集していると、１つの目標のゲート内に、複数の目標の観測値が得られる場合がある。このような状況においても、各目標を見失うことなく、正しく追尾を維持していくためには、観測値と目標との相関処理を精度良く行う必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１４５８９３号公報（第１６頁、第１図）
【０００４】
【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、各サンプリング時刻において観測領域（あるいは目標存在領域）全体の目標が同一時刻に観測されることを想定してシステムが構成されている。しかし実際には、観測領域全体の観測が同時にできない場合があり、そのような場合には、例えば、追尾レーダにおいて、観測領域を覆うようにレーダビームを順番に照射し、その照射領域毎に時分割に観測値が得られることになる。このような場合、観測領域内の観測値が時分割に得られることは従来の目標追尾装置では想定していないため、精度良く目標の追尾ができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、観測領域内の観測値が同一時刻に得られない場合にも、精度良く追尾を行うことのできる目標追尾装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【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、所定のサンプリング区間の間に、各部分領域を時分割に観測し、目標の位置を示した観測ベクトルを出力する目標観測手段と、前サンプリング区間までのクラスタ内の航跡を示す平滑諸元表を格納する平滑諸元表格納手段と、クラスタ内の航跡毎に観測ベクトルを示す航跡対観測ベクトル対応表を格納する航跡対観測ベクトル対応表格納手段と、クラスタ内に存在する仮説および仮説信頼度を示すクラスタ内仮説表を格納するクラスタ内仮説表格納手段と、クラスタ内の仮説毎に仮説を構成する航跡を示す仮説内航跡表を格納する仮説内航跡表格納手段と、クラスタ内仮説表に示されたクラスタ内に存在する航跡に基づいて部分領域の観測時刻における航跡の予測位置を算出する予測処理手段と、予測位置に基づいて観測ベクトルの存在期待領域を算出するゲート算出手段と、目標観測手段から出力された観測ベクトルの中から、存在期待領域に存在する観測ベクトルを選択するゲート内観測値選択手段と、存在可能領域外の観測ベクトルを対象に新たなクラスタを作成する新クラスタ作成手段と、部分領域の観測時刻におけるゲート内観測値選択手段の選択結果に基づいて、各クラスタに対応する全ての観測ベクトルが誤信号、既存の航跡からの信号、新目標からの信号である各可能性を示すゲート内判定行列を算出するゲート内判定行列算出手段と、部分領域の観測時刻に基づいて、全観測領域の観測終了を判定する全領域観測終了判定手段と、全領域観測終了判定手段によって観測終了が判定された場合に、ゲート内判定行列と、前サンプリング区間までの航跡とに基づいて、クラスタを再構成するクラスタ再構成手段と、全領域観測終了判定手段によって観測終了が判定された時のゲート内判定行列と前サンプリング区間における既存の仮説とに基づいて、現サンプリング区間に対応する新たな仮説を作成する仮説更新手段と、クラスタ内の複数の仮説の中から最も信頼度の高い仮説を選択し、目標の航跡を決定する表示用航跡決定手段とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１を示す目標追尾装置のブロック構成図である。
図１において、目標となる移動体の位置を観測するセンサである目標観測装置（目標観測手段）１は、多重観測値除去装置２および目標追尾装置３に、目標の観測値となる観測ベクトルを出力する。
目標観測装置１は、所定のサンプリング区間内に観測領域の観測を行う。ただし、観測領域を複数の領域（部分領域）に分割し、分割された観測領域毎に観測を行う。
多重観測値除去装置２は、全観測領域を観測する間に１つの目標が複数回観測されることを防止するために、１サンプリング区間に高々１回だけ観測ベクトルが得られるようにする。
また、航跡表示装置４は、目標追尾装置３によって得られた目標の航跡をディスプレイ上に表示し、目標の位置や速度等の推定値を運用者に示す。
【０００８】
次に目標追尾装置３の構成について説明する。
予測処理部（予測処理手段）１１は、全クラスタに含まれる全航跡に対して、現観測ベクトルの入力時刻における予測ベクトルおよび予測誤差共分散行列を算出する。
ゲート算出部（ゲート算出手段）１２は、全クラスタに含まれる全航跡に対して、観測ベクトルが存在すると予測される空間の領域を示す存在期待領域（ゲート）を算出する。
また、ゲート内観測値選択部（ゲート内観測値選択手段）１３は、目標追尾装置３に入力された観測ベクトル全体から、各追尾航跡のゲート内に存在する観測ベクトルを選択する。
全領域観測終了判定部（全領域観測終了判定手段）１４は、目標観測装置１からの観測情報（部分領域の観測時刻）に基づいて観測領域全体の観測が終了したか否かを判定する。
ゲート内判定行列作成・更新部（ゲート内判定行列算出手段）１６は、全領域観測終了判定部１４において観測終了が判定されるまで、各部分領域の観測時刻毎にゲート内観測値選択部１３の選択結果を表すゲート内判定行列を作成・更新する。
【０００９】
新クラスタ作成部（新クラスタ作成手段）１５は、ゲート内観測値選択部１３の選択結果に基づいて、新たなクラスタを作成する。
クラスタ再構成部（クラスタ再構成手段）１７は、全観測領域を観測して作成・更新の終了したゲート内判定行列と、前サンプリング区間までに構成された、各クラスタに含まれる各航跡の観測ベクトルの構成とに基づいて、クラスタの統合や分離を行い、クラスタを再構成する。
仮説更新部（仮説更新手段）１８は、ゲート内判定行列と各クラスタ内の前サンプリング区間までの仮説の状態とに基づいて、再構成されたクラスタ毎に現サンプリング区間の観測ベクトルに対応した新たな仮説を作成する。
【００１０】
クラスタ状況データ群１９は、平滑諸元表（平滑諸元表格納手段）１０１、航跡対観測ベクトル対応表（航跡対観測ベクトル対応表格納手段）１０２、クラスタ内仮説表（クラスタ内仮説表格納手段）１０３および仮説内航跡表（仮説内航跡表格納手段）１０４を保持し、各表は、クラスタ毎に定義されている。平滑諸元表１０１は、クラスタ内の各航跡に対する平滑ベクトルおよび平滑誤差共分散行列を示し、航跡対観測ベクトル対応表１０２は、クラスタ内の各航跡に対して、航跡を構成する観測ベクトルを示している。また、クラスタ内仮説表１０３は、クラスタ内のすべての仮説を示し、仮説内航跡表１０４は、クラスタ内のそれぞれの仮説を構成する航跡を示している。
ここで、「航跡」とは各サンプリング区間で得られた観測ベクトルを高々１個選んだ観測ベクトルの時系列データ群として定義され、各航跡と航跡を構成する観測ベクトルとの対応は、航跡対観測ベクトル対応表１０２に記述されている。また、「仮説」は航跡の集合として定義され、仮説毎に仮説内にある全ての航跡が仮説内航跡表１０４に記述されている。
また、表示用航跡決定部（表示用航跡決定手段）２０は、各クラスタ内に複数の仮説がある場合に、最も信頼度の高い仮説を選択するなどして、目標数および各目標の航跡を決定する。
【００１１】
次に、この発明の実施の形態１による動作について説明する。図２は、この発明の実施の形態１による動作を示すフローチャートであり、図３は、この発明の実施の形態１による観測領域の観測方法を示す説明図であり、図４は、この発明の実施の形態１によるゲート内判定行列の作成方法を示す説明図である。
ここで、サンプリング区間ｔ_ｋにおいて、全観測領域を同一時刻に観測した観測ベクトルを同時に取得することを想定していた従来の目標追尾装置に対し、本発明の目標追尾装置は、これをより現実的な場合に対応されている。すなわち、全観測領域が時分割に観測され、観測ベクトルが入力されるたびに目標追尾装置３が動作するように構成されている。このため、時刻について以下のような記述を導入する。
【００１２】
目標観測装置１は、時刻ｔ_ｋから時刻ｔ_ｋ＋１の１サンプリング区間の間に全観測領域を観測する。
なお、１サンプリング区間は一定間隔でなくてもよい。また、追尾目標数や必要な追尾性能に応じて変えてもよい。
目標観測装置１は、全観測領域をＵ_ｋ個の部分領域に分割して順に観測する。このとき、時刻ｔ_ｋから時刻ｔ_ｋ＋１のサンプリング区間における部分領域毎の観測時刻をｔ_ｋ，ｕ，（ｕ＝１，２，・・・，Ｕ_ｋ）と記載する。
例えば、目標観測装置１がレーダ（追尾レーダ）であり、Ｕ_ｋ本のレーダビームを分割された観測領域に順に照射して、全観測領域を観測すると考えると、時刻に関して次式が成立する。
なお、サンプリング区間をｔ_ｋと記載して、以下の式（１）に時刻ｔ_ｋから時刻ｔ_ｋ，Ｕｋを時系列に表す。
【００１３】
【数１】

【００１４】
図２において、目標追尾装置３は、目標観測装置１から出力された観測時刻ｔ_ｋ，ｕにおける各領域内の観測ベクトルを入力する。これは、例えば、追尾レーダが１本のレーダビーム内において、同一時刻にとらえた観測ベクトルである。図３において、目標観測装置１は、全観測領域を例えば６つの部分領域に分割して、部分領域毎に観測する。観測によって、時刻ｔ_ｋ，２では観測値１（観測ベクトル１）、時刻ｔ_ｋ，５では観測値２〜観測値４（観測ベクトル２〜観測ベクトル４）が得られている（ステップＳ１）。
予測処理部１１は、前サンプリング区間ｔ_ｋ−１に算出され、航跡対観測ベクトル対応表に示された全ての航跡に対し、平滑諸元表１０１に示された平滑ベクトルおよび平滑誤差共分散行列に基づいて、各航跡の現観測時刻ｔ_ｋ，ｕに対する予測ベクトルと予測誤差共分散行列を算出し、部分領域の観測時刻における全航跡の位置を予測する。
また、ゲート算出部１２は、予測処理部１１で算出された各航跡の予測ベクトルおよび予測誤差共分散行列と、あらかじめ設定された観測ベクトルの観測誤差共分散行列とに基づいて、観測時刻における各航跡の観測ベクトルのゲートを算出する。なお、観測誤差共分散行列は観測情報から得られる場合もある（ステップＳ２）。
【００１５】
次に、ゲート内観測値選択部１３は、現観測時刻において部分領域から観測された観測ベクトルの中から、航跡毎にその航跡のゲート内に存在するすべての観測ベクトルを選択する。選択された観測ベクトルは、各航跡に相関可能な観測ベクトルであると判定される（ステップＳ３）。
次に、新クラスタ作成部１５は、ゲート内観測値選択部１３において、どの航跡のゲートにも含まれなかった観測ベクトルを新たに現れた目標と見なし、新航跡を作成して、新しいクラスタを作成し、新しいクラスタをクラスタ状況データ群１９に登録する（ステップＳ４）。
ゲート内判定行列算出・更新部１６は、観測時刻毎にゲート内判定行列Ｈ^ｋを作成・更新する（ステップＳ５）。
【００１６】
ゲート内判定行列Ｈ^ｋは、ゲート内観測値選択部１３による選択結果を表し、一般に時刻ｔ_ｋにおける観測ベクトルと航跡との相関可能性を示す状況の行列表示である。ゲート内判定行列は、各クラスタに対応する全ての観測ベクトルが誤信号、既存航跡からの信号、新目標からの信号である各可能性を行列で示している。ゲート内判定行列Ｈ^ｋは、式（２）のように示される。
ゲート内判定行列Ｈ^ｋの各要素は、「１」または「０」とする。ただし、行列の第１列（ｌ＝０）は観測ベクトルが誤信号（不要信号）であることを示すための列であり、全て「１」とする。また、最終列（ｌ＝Ｌ＋１）は観測ベクトルが新目標の初探知データであることを示すための列であり、全て「１」とする。第ｌ行目（ｌ＝１，２，・・・，Ｌ）はそれぞれ既存航跡ｌのゲート内に存在する観測ベクトルに対応する行を「１」とする。また、行は観測ベクトルを示し、ｊ行目は観測ベクトルｊに対応する。
【００１７】
【数２】

【００１８】
式（２）において、ｕは部分領域の通し番号、ｍ_ｋは観測ベクトル数を示す。
図３および図４において、観測時刻ｔ_ｋ，２において観測値１が観測されると、行列の１行目に観測値１の要素が作成される。１列目には観測値１が誤信号であることを示し、「１」が設定される。２列目〜４列目は、観測値１が航跡１〜航跡３までのゲート内に存在するか否かを判定し、この場合、観測値１は航跡１のゲート内に存在するため、航跡１に対応する２列目に「１」が設定される。他の３列、４列目には「０」が設定される。最終列は、観測値１が新目標の初探知データであることを示し、「１」が設定される。
【００１９】
また、観測時刻ｔ_ｋ，３、ｔ_ｋ，４において観測が行われ、観測時刻ｔ_ｋ，５では、観測値２〜観測値４が観測される。この場合も観測値１の時と同様に観測値毎に要素の設定が行われる。まず、誤信号を示す１列目および新目標を示す最終列には全て「１」が設定される。次に、観測値２は、航跡１および航跡２のゲート内に存在するため、２列目および３列目に「１」が設定され、４列目には「０」が設定される。観測値３は、航跡２のゲート内に存在するため、３列目に「１」が設定され、２列目および４列目には、「０」が設定される。観測値４は、航跡３のゲート内に存在するため、２列目および３列目に「０」が設定され、４列目には「１」が設定される。
【００２０】
観測時刻ｔ_ｋ，６では、観測値は観測されていないため、サンプリング区間ｔ_ｋにおけるゲート内判定行列Ｈ^ｋの更新は終了する。
ゲート内判定行列作成・更新部１６は、以上のように各観測時刻において観測ベクトルを取得するたびにゲート内判定行列Ｈ^ｋを更新し、全観測領域を観測し終えるまで行われる。ゲート内判定行列Ｈ^ｋの行は観測ベクトルを示すので、得られた観測ベクトルの数だけ行数が増えていくこととなる。
なお、時刻ｔ_ｋ，１から時刻ｔ_ｋ，６までの間、航跡の予測位置およびゲートは、時刻毎に計算されているため、各時刻に合った値となっている。
【００２１】
図２に戻り、全領域観測終了判定部１４は、全観測領域の観測が終了したか否かを判定する（ステップＳ６）。
ステップＳ６において、観測が終了した場合（すなわち、ＹＥＳ）、次のステップ７に進み、終了していない場合（すなわち、ＮＯ）、ステップＳ１に戻って次の部分領域からの観測ベクトルの処理を行う。
【００２２】
全観測領域の観測が終了した場合、クラスタ再構成部１７は、既存クラスタの再構成を行う。
クラスタ再構成部１７は、ゲート内観測値選択部１３での選択結果が反映されたゲート内判定行列と、各クラスタに含まれ、前サンプリング区間で作成された航跡（既存航跡と呼ぶ）とに基づいて、航跡の構成を更新する。すなわち、既存航跡に高々１個の観測ベクトルを追加した航跡を可能な限り作成して、現サンプリング区間の航跡群とする。
なお、新クラスタ作成部１５で作成された新航跡は、次サンプリング区間では既存航跡として扱われる。
次に、以下のクラスタの定義に従って既存クラスタの再構成を行う。すなわち、次に示す２つの基準（Ａ）（Ｂ）に従い、全航跡を複数の集合に分割する。
【００２３】
（Ａ）航跡Ｔ１および航跡Ｔ２が、過去から現サンプリング区間に至るまで少なくとも１個の観測ベクトルを共有する場合、航跡Ｔ１および航跡Ｔ２は同一クラスタとする。
（Ｂ）航跡Ｔ１および航跡Ｔ２が同一クラスタで、かつ航跡Ｔ２および航跡Ｔ３が同一クラスタの場合、航跡Ｔ１および航跡Ｔ３は同一クラスタとする。
この２つの基準によって分割された各集合をクラスタと呼ぶ。クラスタは観測ベクトルの航跡への割り当てを同時に考慮すべき航跡群である。クラスタ作成結果は、クラスタ状況データ群１９の航跡対観測ベクトル対応表１０２、クラスタ内仮説表１０３および仮説内航跡表１０４に反映させる（ステップＳ７）。
【００２４】
仮説更新部１８は、各クラスタ内の前サンプリング区間の仮説を、現サンプリング区間の観測ベクトルに対応した新たな仮説に更新する。現サンプリング区間の仮説は前サンプリング区間の仮説を拡張することによって作成される。一般に、前サンプリング区間の１つの仮説から複数の仮説が作成される。
なお、クラスタに分けられた航跡単位で独立にこの処理を実行することができるので、以下、クラスタ毎の処理として記載する。
仮説更新部１８は、まず、ゲート内判定行列Ｈ^ｋから、前サンプリング区間の仮説Ｘ^{ｋ−１，ｒ}に含まれる航跡（航跡数Ｌ_ｒとする）に対応する列、新航跡の列および誤信号の列を抜き出して新たにゲート内判定行列Ｈ^ｋ，ｒを構成する。
次に、新たに構成されたゲート内判定行列Ｈ^ｋ，ｒに基づいて、選択された観測ベクトルに対して、それぞれ新航跡であるか、誤信号であるか、相関の可能性のある既存航跡であるかのいずれかを割り当てた相関仮説
【数３】

を可能な限り作成する。
【００２５】
相関仮説
【数４】

は以下の式（３）のように相関仮説行列
【数５】

として行列表示される。
行列の各要素は「１」または「０」である。ただし、行列の第１列（ｌ＝０）は観測ベクトルが誤信号であることを示すための列であり、最終列（ｌ＝Ｌ＋１）は観測ベクトルが新目標の初探知データであることを示すための列である。
【００２６】
【数６】

【００２７】
なお、式（３）において、各要素には、以下の式（４）に示した条件に応じて値を設定する。
【数７】

相関仮説行列
【数８】

は以下の３つの基準を同時に満たすものをすべて導出する。
１ゲート内判定行列において「１」がついている要素についてのみ「１」とすることができる。
２各既存航跡には高々１つの観測ベクトルが相関する。
３各観測ベクトルには１つの既存航跡、誤信号および新目標の何れかが対応する。
【００２８】
次に、仮説更新部１８は、前サンプリング区間の仮説Ｘ^{ｋ−１，ｒ}と、ゲート内判定行列から作成された相関仮説
【数９】

とを組み合わせて拡張し、現サンプリング区間の仮説Ｘ^ｋ，ｉを作成する。同時に、各クラスタ内の全仮説で規格化された各仮説の成立確率（仮説信頼度）を算出し、クラスタ状況データ群１９のクラスタ内仮説表１０３に定義する。
さらに、クラスタ内の航跡を更新して、平滑ベクトルおよび平滑誤差共分散行列を取得する。
これらの結果はクラスタ状況データ群１９のクラスタ内仮説表１０３および仮説内航跡表１０４に反映される。
このように、目標追尾装置３では、各仮説が次のサンプリング区間でさらに複数の仮説に拡張されていき、仮説の数が次第に増大していくが、各時刻で仮説信頼度の低い仮説を削除することにより、装置全体の処理規模を一定の範囲に保つことができる（ステップＳ８）。
【００２９】
次に、表示用航跡決定部２０は、クラスタ内仮説表１０３を参照し、最も仮説信頼度の高い仮説を採用して、その仮説内の航跡の平滑諸元を平滑諸元表に反映するとともに、航跡表示装置４に出力し（ステップＳ９）、図２の処理ルーチンを終了する。
このとき、平滑諸元は、各航跡が現サンプリング区間で採用した観測ベクトルの観測時刻における値で算出されているため、時刻を次のサンプリング開始時刻等に揃えて（補正して）から出力する。時刻を揃えるには、例えば、平滑位置を平滑速度で外挿するなどの方法をとる。
以上のように、１サンプリング区間毎に、図２の処理ルーチンを行い、目標の追尾終了まで繰り返す。
【００３０】
このように、観測領域を複数の部分領域に分割し、部分領域毎に観測時刻における予測諸元およびゲートを算出し、部分領域毎の観測時刻に合わせてゲート判定した結果をゲート内判定行列に反映するので、全目標の観測ベクトルが同一時刻に得られない場合でも精度良く追尾処理を実行することが可能となる。
また、観測時刻毎に観測ベクトルを得るたびに、ゲート内判定行列を更新するので、全観測領域の観測終了を待ってから全ての処理を行うよりも演算負荷を分散することができる。
【００３１】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２を示す目標追尾装置のブロック構成図である。なお、図５において、前述（図１参照）と同様のものは同一符号を付して詳述を省略する。または符号の後に「Ａ」を付す。
図５において、予測処理部１１Ａは、目標観測装置１より現観測時刻でどの部分領域を観測したかの情報を入力し、クラスタ状況データ群１９内の航跡のうち、現観測時刻の部分領域とその周辺に存在する航跡に対して現観測ベクトル入力時刻における予測ベクトルおよび予測誤差共分散行列を算出する。
ゲート算出部１２Ａは、現観測時刻の部分領域とその周辺に存在する航跡に対して観測ベクトルのゲートを算出する。
【００３２】
クラスタ毎観測終了判定部（クラスタ毎観測終了判定手段）２１は、目標観測装置１より現観測時刻でどの部分領域を観測したかの情報を入力し、観測し終えたかどうかの判定をクラスタ毎に行う。観測が終了したクラスタの情報(クラスタを構成する航跡）をゲート内判定行列作成・更新部１６Ａに出力する。
ゲート内判定行列作成・更新部１６Ａは、ゲート内観測値選択部１３の選択結果を表すゲート内判定行列を観測時刻毎に作成・更新する。行列の作成・更新は、全領域観測終了判定部１４が観測終了を判定するまで行われる。クラスタ毎観測終了判定部２１からの観測済みクラスタに対応して、作成・更新されたゲート内判定行列は、クラスタ再構成部１７および仮説更新部１８に出力される。
【００３３】
次に、この発明の実施の形態２による動作について説明する。
図６は、この発明の実施の形態２による動作を示すフローチャートである。なお、図６において、前述（図２参照）と同様のものは同一符号を付して詳述を省略する。
目標追尾装置３Ａは、目標観測装置１から部分領域毎の観測ベクトルを入力し（ステップＳ１）、予測処理部１１Ａは、平滑諸元表１０１から、部分領域およびその周辺の航跡に対する前サンプリング区間ｔ_ｋ−１に算出された平滑ベクトルおよび平滑誤差共分散行列を読み出し、各航跡の現観測時刻ｔ_ｋ，ｕに対する予測ベクトルと予測誤差共分散行列を算出する。
なお、各航跡が部分領域周辺に存在するか否かの判定は、例えば、その航跡の最新の平滑位置が部分領域から所定の距離の範囲内に存在するか否かで判定する。
次に、ゲート算出部１２Ａは、予測処理部１１Ａから出力された航跡の予測ベクトルおよび予測誤差共分散行列と、あらかじめ設定されている観測ベクトルの観測誤差共分散行列に基づいて、各航跡の観測ベクトルのゲートを算出する（ステップＳ１１）。
【００３４】
部分領域毎に観測を行うたびに、ゲート内に存在する観測ベクトルを選択し、その選択結果をゲート内判定行列に反映させていく（ステップＳ３〜Ｓ５）。
クラスタ毎観測終了判定部２１は、クラスタ状況データ群１９を参照して、各クラスタが観測領域内にどのように分布しているかを把握し、目標観測装置１からどの部分領域を観測したかを逐次入力して、クラスタ毎に、そのクラスタが存在する部分領域を観測し終えたか否かを判定する。
ただし、クラスタ同士が近くにある場合（例えば、重なったり接していたりする場合）には、それらのクラスタは統合すべき（観測ベクトルの航跡への割り当てを同時に考えるべき）クラスタである可能性があるため、統合すべきクラスタの存在する領域をすべて観測し終えた場合に観測終了と判定する（ステップＳ１２）。
【００３５】
全領域観測終了判定部１４は、全観測領域を観測し終わったか否かを判定し、クラスタ毎観測終了判定部２１は、観測終了クラスタが存在するか否かを判定する（ステップＳ１３）。
なお、全観測領域の観測が終了したと判定され、処理の終わっていないクラスタが存在した場合、そのクラスタはすべて観測終了クラスタと判定する。
ステップＳ１３において、全観測領域の観測が終了した場合、または観測終了クラスタが存在した場合（すなわち、ＹＥＳ）、ステップＳ７に進み、観測終了になったクラスタを対象として、クラスタの再構成やクラスタ毎の仮説の更新を経て、航跡表示装置４に表示するための航跡を決定する（ステップＳ７〜Ｓ９）。
また、ステップＳ１３において、全観測領域の観測が終了していない場合や、観測終了クラスタが存在しない場合（すなわち、ＮＯ）、ステップＳ７からステップＳ９までをスキップする。
【００３６】
さらに、全観測領域の観測が終了したか否かを再度判定し（ステップＳ１４）、観測が終了した場合には（すなわち、ＹＥＳ）、現サンプリング区間の処理は終了と判定し、図６の処理ルーチンを終了する。一方、全観測領域の観測が終了していない場合には（すなわち、ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、次の部分領域の観測ベクトルの入力の処理を行う。
以上の処理を１サンプリング区間毎に追尾終了まで繰り返す。
【００３７】
このように、部分領域毎の観測時刻に合わせてゲート判定した結果をゲート内判定行列に反映させるので、全目標の観測ベクトルが同一時刻に得られない場合でも精度良く追尾処理を実行することが可能である。
また、クラスタ毎観測終了判定部２１において、クラスタ統合が起こりそうな近接クラスタをまとめて観測終了と判定するので、観測終了クラスタ毎にクラスタ再構成を行ってもクラスタを正しく構成することができる。
また、クラスタ毎に観測が終了したか否かを判定し、観測が終了したクラスタから先に処理を実行するので、演算負荷が分散できたり、最新の追尾結果を航跡表示に早く反映させることができる。
また、各観測時刻において、部分領域とその周辺の航跡のみを対象に予測処理とゲート算出とを行うので、観測していない航跡の予測・ゲート処理を省略することができ、演算量を削減することができる。
【００３８】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３を示す目標追尾装置のブロック構成図である。なお、図７において、前述（図１参照）と同様のものは同一符号を付して詳述を省略する。または符号の後に「Ｂ」を付す。
図７において、表示用追尾フィルタ２２は、入力された観測ベクトルを用いて、表示用航跡決定部２０で前サンプリング区間に算出された表示用航跡を更新する。
ここでの表示用追尾フィルタ２２は、入力された観測ベクトルをいち早く航跡表示装置４に反映するためのものであるので、動作が速い簡易的なものを使用する。例えば、航跡の予測位置に一番近い観測ベクトルをその航跡の観測ベクトルと見なし、アルファベータフィルタやカルマンフィルタなどの単純なフィルタリングを行うなどとする。
【００３９】
次に、動作を説明する。図８は、この発明の実施の形態３による動作を示すフローチャートである。なお、図８において、前述（図２参照）と同様のものは同一符号を付して詳述を省略する。
目標観測装置１から部分領域毎の観測ベクトルが入力されると（ステップＳ１）、表示用追尾フィルタ２２は、表示用航跡決定部２０が前サンプリング区間で表示用に選択された航跡のうち現部分領域内の航跡を、観測ベクトルに基づいて更新して航跡表示装置４に出力する（ステップＳ２１）。
なお、このステップＳ２１による動作は、ステップＳ１で観測ベクトルを得た後、他のステップと並列に動作させることが可能であり、並列化によってより高速に実行することも可能である。
以降、前述（図２参照）のように、ステップＳ２からステップＳ９までの処理を行い、表示追尾フィルタ２２により表示内容を更新する。
このように、航跡表示用の追尾フィルタを備えたので、得られた観測情報を即座に表示航跡に反映させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、観測領域を複数の部分領域に分割し、部分領域毎に観測時刻における予測諸元およびゲートを算出し、部分領域毎の観測時刻に合わせてゲート判定した結果をゲート内判定行列に反映するので、全目標の観測ベクトルが同一時刻に得られない場合でも精度良く追尾処理を実行することのできる目標追尾装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す目標追尾装置のブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による観測領域の観測方法を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるゲート内判定行列の作成方法を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２を示す目標追尾装置のブロック構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３を示す目標追尾装置のブロック構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３による動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１目標観測装置、２多重観測値除去装置、３、３Ａ、３Ｂ目標追尾装置、４航跡表示装置、１１、１１Ａ予測処理部、１２、１２Ａゲート算出部、１３ゲート内観測値選択部、１４全領域観測終了判定部、１５新クラスタ作成部、１６、１６Ａゲート内判定行列作成・更新部、１７クラスタ再構成部、１８仮説更新部、１９クラスタ状況データ群、２０表示用航跡決定部、２１クラスタ毎観測終了判定部、２２表示用追尾フィルタ、１０１平滑諸元表、１０２航跡対観測ベクトル対応表、１０３クラスタ内仮説表、１０４仮説内航跡表。

Claims

目標を含む観測領域を複数の部分領域に分割するとともに、所定のサンプリング区間の間に、前記各部分領域を時分割に観測し、前記部分領域が観測されるたびに前記目標の位置を示した観測ベクトルを出力する目標観測手段と、
前記観測ベクトルを共有する航跡群を同一のクラスタとして、前サンプリング区間までの前記クラスタ内の航跡を示す平滑諸元表を格納する平滑諸元表格納手段と、
前記クラスタ内の航跡毎に前記観測ベクトルを示す航跡対観測ベクトル対応表を格納する航跡対観測ベクトル対応表格納手段と、
前記クラスタ内に存在する仮説および前記仮説の信頼度を示すクラスタ内仮説表を格納するクラスタ内仮説表格納手段と、
前記クラスタ内の仮説毎に、前記仮説を構成する前記航跡を示す仮説内航跡表を格納する仮説内航跡表格納手段と、
前記クラスタ内仮説表に示されたクラスタ内に存在する航跡に基づいて、前記部分領域の観測時刻における前記航跡の予測位置を算出する予測処理手段と、
前記予測位置に基づいて、前記観測ベクトルの存在期待領域を算出するゲート算出手段と、
前記目標観測手段から出力された観測ベクトルの中から、前記存在期待領域に存在する観測ベクトルを選択するゲート内観測値選択手段と、
前記存在可能領域外の観測ベクトルを対象に新たなクラスタを作成する新クラスタ作成手段と、
前記部分領域の観測時刻における前記ゲート内観測値選択手段の選択結果に基づいて、各クラスタに対応する全ての観測ベクトルが誤信号、既存の航跡からの信号、新目標からの信号である各可能性を示すゲート内判定行列を算出するゲート内判定行列算出手段と、
前記目標観測手段による前記部分領域の観測時刻に基づいて、全観測領域の観測終了を判定する全領域観測終了判定手段と、
前記全領域観測終了判定手段によって観測終了が判定された場合に、前記ゲート内判定行列と、前サンプリング区間までの航跡とに基づいて、前記航跡対観測ベクトル対応表、前記クラスタ内仮説表および前記仮説内航跡表を更新し、前記クラスタを再構成するクラスタ再構成手段と、
前記全領域観測終了判定手段によって観測終了が判定された時のゲート内判定行列と、前サンプリング区間における既存の仮説とに基づいて、現サンプリング区間に対応する新たな仮説を作成し、前記クラスタ内仮説表および前記仮説内航跡表を更新する仮説更新手段と、
前記クラスタ内仮説表を参照し、前記クラスタ内の複数の仮説の中から最も信頼度の高い仮説を選択し、前記平滑諸元表を更新して、前記目標の航跡を決定する表示用航跡決定手段と
を備えたことを特徴とする目標追尾装置。
クラスタ毎に観測終了を判定するクラスタ毎観測終了判定手段を備え、
前記クラスタ再構成手段は、前記全領域観測終了判定手段と前記クラスタ毎観測終了判定手段との何れか一方が観測終了と判定した場合に、前記クラスタを再構成することを特徴とする請求項１に記載の目標追尾装置。
前記クラスタ毎観測終了判定手段は、前記クラスタ内の航跡を対象にした観測が終了した場合に観測終了と判定し、所定距離内に近接するクラスタが存在する場合、近接するクラスタ内に存在する航跡を対象にした観測が全て終了した時に、近接するクラスタとともに観測終了と判定することを特徴とする請求項２に記載の目標追尾装置。
前記予測処理手段および前記ゲート処理手段は、観測時刻における部分領域の航跡および前記部分領域から所定距離内に存在する航跡のみを処理対象とすることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の目標追尾装置。
前記表示用航跡決定手段は、前記クラスタ内仮説表の複数の仮説から前記目標の航跡を選択し、全観測領域において前記目標の航跡として選択された航跡の値を、同一時刻の航跡として補正して出力することを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の目標追尾装置。
前記目標観測装置から観測ベクトルを取得するたびに、前記観測ベクトルに基づいて、表示用の航跡を更新する表示用追尾フィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の目標追尾装置。