JP5004992B2 - ネットワークセンサ装置 - Google Patents
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また、レーダシステムは、ある時刻の観測対象の速度、ただしレーダシステムからの距離方向成分を、ドップラー周波数の測定によって計測できることが多い。複数の時刻において観測対象の計測結果が得られている場合には、各時刻間について速度および速度誤差が得られ、速度誤差を含んだ6行6列の誤差共分散行列が得られる。この速度および速度誤差の観測には、一般に各時刻でのドップラー周波数計測結果が併用される。同様に、加速度および加速度誤差を考慮する場合もあり、そのときは加速度誤差を含んだ9行9列の誤差共分散行列が得られる。
また、「他センサシステム」の例として登場する方位探知システムは、観測対象の1次元位置を計測する代表的な装置とする。すなわち、ある時刻に観測対象がどの方位角という1次元で表現される位置にあるかを計測し、記録するための装置である。
また、既存レーダシステムの表示画面には、他レーダシステム以外に、赤外線システム、方位探知システムなどの他センサシステムによる観測情報(以下、「センサ情報」と称する)も連携して表示できるようにすることが望まれる。さらに、その際、既存レーダシステムによる情報と、設置位置、観測時刻の異なる他センサシステムのセンサ情報とを融合して表示できることが望まれる。また、好ましくは、表示装置の追加は、設置スペースの点から避け、既存レーダシステムの表示装置を用いて表示できるようにすることが望まれる。
図1は、この発明の実施の形態1によるネットワークセンサ装置を含むシステムの機能構成を示すブロック図である。
図において、ネットワークセンサ装置100は、既存レーダシステム200と他センサシステム300の間に配置され、それぞれと情報交換するように接続されている。ネットワークセンサ装置100は、既存レーダシステム200とほぼ同じ位置に設置され、既存レーダシステムとは信号分岐により接続されている。一方、ネットワークセンサ装置100は、遠隔の別の位置に配置される他センサシステム300とは通信手段(無線または有線による)により接続されている。ここで、他センサシステム300とは、既存レーダシステム200以外の、例えば他レーダシステム、赤外線システム、方位探知システムなどで、取得したセンサ情報は既存レーダシステム200の情報と融合するのに利用される。
情報変換部101は、上記の生成した変換済他センサ観測情報を融合部102へ与える。
これにより、信号処理部202における改修は、表示部201への接続を融合部102へ分岐するという変更だけであるため最小限で済む。
Fc=Fb×(c−a)/(b−a)−Fa×(c−b)/(b−a)
となる。これにより、他センサ観測情報と既存レーダシステムの情報との融合が可能となる。
変換済他センサ観測情報の観測時刻列が、自センサ観測情報の観測時刻列と同じ場合には、そのまま観測情報同士を照合できるので、該変換済他センサ観測情報はそのまま時刻同期変換済他センサ観測情報となる。
融合センサがレーダシステムのみの場合は、どのセンサシステムにおいても、位置の情報が3次元でとれる。この場合、融合センサ情報のうち、観測対象の位置は、各センサによる位置に対して、各センサの観測精度や位置情報信頼性で加重平均をとった値とする。融合センサ情報のうち、観測対象の誤差楕円体を表す誤差共分散行列は、各センサによる誤差共分散行列の逆行列に対して、各センサの誤差情報信頼性で加重平均をとった行列の逆行列とする。
融合センサが赤外線システム1つだけの場合は、該赤外線システム中心視点において距離方向の情報が獲得できないため、該赤外線システムからの時刻同期変換済他センサ観測情報のうち、観測対象の位置は、可能性を示す直線で表されることになる。この場合、融合センサ情報のうち、観測対象の位置は、該可能性直線と既存レーダシステム200との距離が最短になる点とすることができる。あるいは、サンプルプロットのいずれかであるとすることができる。サンプルプロットとは、上記可能性直線上に所与の間隔をもって置かれた点を指す。
融合センサ情報のうち、観測対象の誤差楕円体は、該可能性直線を中心とする観測誤差円錐に、距離方向の所定の大きな誤差を与えた円錐台形に内接する楕円体として設定できる。
融合センサが赤外線システムのみ複数であった場合は、計算により距離方向のあいまい性が解消される場合がある。この場合、例えば、融合センサ情報のうち、観測対象の位置は、それぞれの可能性直線の交点とすることができる。融合センサ情報のうち、観測対象の誤差楕円体は、各赤外線システムの観測誤差のなす円錐の交わる領域に内接する楕円体とすることができる。
〈融合センサ情報生成4〉
融合センサがレーダシステムに加えて赤外線システム1つ含んでいる場合には、レーダシステムによる観測位置および誤差楕円体と、赤外線システムによる可能性直線および観測誤差円錐とから、融合センサ情報が計算できる。
〈融合センサ情報生成5〉
融合センサが赤外線システムを複数含んでいる場合には、含まれる赤外線システムが一つのレーダシステムを構成すると見なすことにより、他センサシステムとの融合センサ情報が計算できる。
融合センサが方位探知システム1つだけの場合は、該方位探知システム中心視点において距離方向および仰角方向の情報が獲得できないため、該方位探知システムからの時刻同期変換済他センサ観測情報のうち、観測対象の位置は、可能性を示す平面で表されることになる。この場合、融合センサ情報のうち、観測対象の位置は、該可能性平面と既存レーダシステム200との距離が最短になる点とすることができる。融合センサ情報のうち、観測対象の誤差楕円体は、該可能性平面を中心とする観測誤差に、距離方向および仰角方向の所与の大きな誤差を与えた円錐台形に内接する楕円体として設定できる。
〈融合センサ情報生成7〉
融合センサが方位探知システムを2つ含み、融合により2次元位置が計測できる場合には、含まれる方位探知システムが1つの赤外線システムを構成すると見なすことにより、他センサシステム300との融合センサ情報が計算できる。
融合センサが方位探知システムを3つ以上含み、融合により3次元位置が計測できる場合には、含まれる方位探知システムが1つのレーダシステムを構成すると見なすことにより、他センサシステム300との融合センサ情報が計算できる。
〈融合センサ情報生成9〉
融合センサがレーダシステムに加えて方位探知システムを1つ含んでいる場合には、レーダシステムによる観測位置および誤差楕円体と、方位探知システムによる可能性平面および観測誤差とから、融合センサ情報が計算できる。
融合部102は、上記融合センサ情報を表示部103へ送付する。併せて、時刻同期変換済他センサ観測情報、あるいは自センサ観測情報を、表示部103に送付することもできる。
表示部103では、ユーザ入力手段を有し、時刻同期変換済他センサ観測情報が送付された場合には、上記融合センサ情報に加え、あるいは該ユーザ入力手段により切り換えて、該時刻同期変換済他センサ観測情報を表示することもできる。あるいは、自センサ観測情報が送付された場合には、それも加えて、あるいは該ユーザ入力手段により切り換えて、表示することもできる。
表示部103は、上記ユーザ入力手段により、表示範囲の指定を受ける。例えば、融合センサ情報を選択し、その範囲を既存レーダシステム200の周囲100km以内と指定すると、融合センサ情報のうち該既存レーダシステム200から距離100km以内の観測対象について表示を行う。あるいは、他センサシステム300を選択し、既存レーダシステム200の正面からの離角30度以内の2次元表示を指定すると、該他センサシステム300に由来する時刻同期変換済他センサ情報のうち、既存レーダシステム200から見た方位角と仰角が正面から離角30度以内の観測対象について、2次元にて表示を行う。あるいは、自センサ観測情報を選択し、既存レーダシステム200の正面からの仰角0度〜45度、距離100km以内と指定すると、該自センサ観測情報のうち、該既存レーダシステム200から距離100km以内かつ仰角0度〜45度以内の観測対象について表示を行う。
これにより、レーダシステムでは観測しにくい観測対象の情報や、レーダシステムには観測できない範囲にいる観測対象の情報を表示できる。
情報変換部101は、他センサシステム300から、時刻毎の他センサ状況および他センサ観測情報を受け取ると、既存レーダシステム位置を中心とする座標上の情報へと変換して変換済他センサ観測情報を生成して融合部102へと送付する(ステップST1)。融合部102は、情報変換部101から受け取った変換済他センサ観測情報を受け取ると共に、既存レーダシステム200からも自センサ観測情報を受け取ると、変換済他センサ観測情報から時刻同期変換済他センサ観測情報を生成し、相関処理・融合処理を行って、融合センサ情報を算出し、該時刻同期変換済他センサ観測情報、自センサ観測情報と共に表示部103へ出力する(ステップST2)。表示部103は、融合部102から時刻同期変換済他センサ観測情報、自センサ観測情報、融合センサ情報を受け取り、またユーザ入力手段によってユーザから表示情報と表示範囲の指定を受け取り、いずれかを選択しあるいは重畳させて表示させる(ステップST3)。
図4は、この発明の実施の形態2によるネットワークセンサ装置を含むシステムの機能構成を示すブロック図である。図において、図1に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態2のネットワークセンサ装置100は、図1に示した表示部103の代わりに既存レーダシステム200の表示部201へ繋がる模擬信号部104を備えている。
模擬信号部104は、融合部102から、時刻同期変換済他センサ観測情報と自センサ観測情報の相関がとれた場合に算出された融合センサ情報を受け取り、この融合情報を既存レーダシステム200の表示部201で表示できるように、表示部201の仕様に基づいて加工する。また、模擬信号部104は、記加工した信号の情報を、ユーザ入力手段によって指定された表示する情報および表示する範囲に従って既存レーダシステム200の表示部201に送付して表示させる。
これにより、実施の形態1で説明したネットワークセンサ装置100の表示部103を省略し、装置を小型化できる。
図5(c)および図5(d)は、既存レーダシステム200の正面を中心とした表示における、拡大覆域表示の例を示している。距離方向の覆域拡大については、例えば表示プロットの表示属性を単独時から変更して表記することができる。
また、上記例において、既存レーダシステム200の信号処理部202の出力信号をそのまま表示部201に通す動作と、他センサシステム由来の情報ならびに融合情報を加工して表示部201へ渡す動作とを切り替えて使用できるようにしてもよい。
図6は、この発明の実施の形態3によるネットワークセンサ装置を含むシステムの機能構成を示すブロック図である。図において、図1に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態3では、既存レーダシステム200は、自位置測定部204および時刻測定部205を有している。
この実施の形態3において、ネットワークセンサ装置100の情報変換部101では、既存レーダシステム200の自位置測定部204との接続を通じて、信号処理部202が用いるのと同じ自位置情報を受ける。そして、実施の形態1で説明したように、この自位置情報に基づいて他センサ観測情報を既存レーダシステム200向けに変換して変換済他センサ観測情報を生成するようにしている。これにより、ネットワークセンサ装置100自身は、自位置測定機能を省略できるのでその分装置を小型軽量化できると共に、既存レーダシステム200との同期を密にする。
Claims (6)
- 近くに置かれる既存レーダシステムとは信号分岐により接続され、遠隔に配置される他センサシステムとは通信手段により接続され、既存レーダシステムおよび他センサシステムで取得したセンサ情報を融合するネットワークセンサ装置であって、
他センサシステムの信号処理部から時刻毎の当該他センサ自身の状況および当該他センサによる観測情報を受信し、既存レーダシステムの位置情報に基づいて前記他センサ観測情報を前記既存レーダシステム向けに変換して変換済他センサ観測情報を生成する情報変換部と、
前記既存レーダシステムの信号処理部から、前記既存レーダシステム自身のセンサ部で観測し、前記既存レーダシステム自身の表示部で表示するようにした形式の自センサ観測情報を受信し、当該自センサ観測情報と前記情報変換部で変換された前記変換済他センサ観測情報とを照合して前記自センサ観測情報の時刻列に合わせた時刻同期変換済他センサ観測情報を生成し、前記自センサ観測情報と前記時刻同期変換済他センサ観測情報の相関がとれる場合には、当該相関に従って観測対象の割り当てを行って融合センサ情報を算出し、前記時刻同期変換済他センサ観測情報、前記自センサ観測情報および前記融合センサ情報を表示するために出力する融合部とを備えたことを特徴とするネットワークセンサ装置。 - ユーザ入力手段によって指定された表示する情報および表示する範囲に従って、融合部からの時刻同期変換済他センサ観測情報、自センサ観測情報および融合センサ情報を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項1記載のネットワークセンサ装置。
- 融合部からの時刻同期変換済他センサ観測情報、自センサ観測情報および融合センサ情報を既存レーダシステムの表示部にて表示する形式の信号に加工し、ユーザ入力手段によって指定された表示する情報および表示する範囲に従って、当該加工した信号の情報を前記表示部に送付して表示させる模擬信号部を備えたことを特徴とする請求項1記載のネットワークセンサ装置。
- 情報変換部は、他センサ観測情報を既存レーダシステム向けに変換する際に、当該既存レーダシステムの位置測定部で取得した自位置情報に基づいて行うことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のネットワークレーダ装置。
- 融合部は、時刻同期変換済他センサ観測情報を生成する際に合わせる自センサ観測情報の時刻列として、既存レーダシステムの時刻測定部の時刻情報を用いることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のネットワークセンサ装置。
- 他センサシステムは、既存レーダシステム以外の他レーダシステム、赤外線システムまたは方位探知システムとしたことを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1項記載のネットワークセンサ装置。
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