JP5419784B2 - Prediction device, prediction system, computer program, and prediction method - Google Patents

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Description

この発明は、移動する観測対象の将来の位置を予測する予測装置に関する。   The present invention relates to a prediction apparatus that predicts a future position of a moving observation target.

観測対象の将来の位置を予測するには、観測対象の現在の位置や速度などを精度よく推定する必要がある。
観測対象の位置を観測する方式には、レーダや全地球測位システム(GPS)受信機などの位置観測装置を用いる方式がある。いずれの方式も観測誤差があるので、カルマンフィルタなどの追尾フィルタを用いて、観測対象の現在の位置や速度などを推定する技術がある。
カルマンフィルタなどの追尾フィルタは、観測対象が等速直線運動など所定の運動モデルにしたがって運動していることを前提とする場合がある。運動モデルが観測対象の実際の運動に合致していない場合は推定精度が低くなるので、複数の運動モデルを切り替えて観測対象の現在の位置や速度などを推定する技術がある。
また、観測対象の角速度を観測する方式には、ジャイロセンサなどの角速度観測装置を用いる方式がある。
In order to predict the future position of the observation target, it is necessary to accurately estimate the current position and speed of the observation target.
As a method for observing the position of an observation target, there is a method using a position observation device such as a radar or a global positioning system (GPS) receiver. Since either method has an observation error, there is a technique for estimating the current position or velocity of an observation target using a tracking filter such as a Kalman filter.
A tracking filter such as a Kalman filter may be based on the premise that the observation target is moving according to a predetermined motion model such as constant velocity linear motion. Since the estimation accuracy is low when the motion model does not match the actual motion of the observation target, there is a technique for switching the plurality of motion models and estimating the current position, velocity, etc. of the observation target.
In addition, as a method for observing the angular velocity of an observation target, there is a method using an angular velocity observation device such as a gyro sensor.

特開平11−120500号公報JP-A-11-120500 特開2005−274300号公報JP-A-2005-274300

観測対象の運動状態が変化した場合、追尾フィルタは一般に応答が遅いので、運動モデルをすぐに切り替えることはできない。角速度観測装置は一般に応答が速いが、観測誤差があるので、そのままでは、運動モデルの選択に用いることはできない。
この発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、観測対象の将来の位置を高い精度で予測することを目的とする。
When the motion state of the observation target changes, the tracking filter generally has a slow response, so the motion model cannot be switched immediately. An angular velocity observation device generally has a fast response, but has an observation error, and cannot be used for selecting a motion model as it is.
The present invention has been made, for example, in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to predict the future position of an observation target with high accuracy.

この発明にかかる予測装置は、位置観測装置が観測した観測対象の位置と、角速度観測装置が観測した上記観測対象の角速度とに基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する予測装置において、
上記予測装置は、角速度誤差推定装置と、角速度補正装置と、予測位置算出装置とを有し、
上記角速度誤差推定装置は、上記位置観測装置が観測した位置に基づいて、上記角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定し、
上記角速度補正装置は、上記角速度誤差推定装置が推定した誤差に基づいて、上記角速度観測装置が観測した角速度を補正し、
上記予測位置算出装置は、上記角速度補正装置が補正した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測することを特徴とする。
The prediction device according to the present invention is a prediction device that predicts the future position of the observation target based on the position of the observation target observed by the position observation device and the angular velocity of the observation target observed by the angular velocity observation device.
The prediction device includes an angular velocity error estimation device, an angular velocity correction device, and a predicted position calculation device,
The angular velocity error estimation device estimates an angular velocity error observed by the angular velocity observation device based on the position observed by the position observation device,
The angular velocity correction device corrects the angular velocity observed by the angular velocity observation device based on the error estimated by the angular velocity error estimation device,
The predicted position calculation device predicts a future position of the observation target based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device.

角速度観測装置が観測した角速度の誤差を補正した精度の高い角速度に基づいて、観測対象の将来の位置を予測するので、観測対象が旋回している場合でも観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。   Since the future position of the observation target is predicted based on the highly accurate angular velocity corrected for the error of the angular velocity observed by the angular velocity observation device, the future position of the observation target can be accurately determined even when the observation target is turning. Can be predicted.

実施の形態1における追尾システム800の構成の一例を示すブロック構成図。FIG. 2 is a block configuration diagram illustrating an example of a configuration of a tracking system 800 in the first embodiment. 実施の形態1におけるバイアス補正部141の構成の一例を示す詳細ブロック図。FIG. 3 is a detailed block diagram illustrating an example of a configuration of a bias correction unit 141 according to the first embodiment. 実施の形態1における観測装置810が観測位置を観測する時刻と、ジャイロセンサ820がジャイロ角速度を観測する時刻との間の関係の一例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between a time at which the observation device 810 in the first embodiment observes an observation position and a time at which the gyro sensor 820 observes the gyro angular velocity. 実施の形態1における観測角速度位置予測部143及び推定角速度位置予測部144が予測する予測位置631,632の関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship of the prediction position 631,632 which the observation angular velocity position prediction part 143 and the estimated angular velocity position prediction part 144 in Embodiment 1 predict. 実施の形態1における真の角速度606とジャイロ角速度616と追尾角速度626との関係の一例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship among a true angular velocity 606, a gyro angular velocity 616, and a tracking angular velocity 626 in the first embodiment. 実施の形態1における真の角速度606とジャイロ角速度616と追尾角速度626との関係の別の例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the relationship among the true angular velocity 606, the gyro angular velocity 616, and the tracking angular velocity 626 in the first embodiment. 実施の形態1におけるバイアス補正処理S710の流れの一例を示すフローチャート図。FIG. 7 is a flowchart showing an example of a flow of bias correction processing S710 in the first embodiment. 実施の形態1における旋回判定部142の構成の一例を示す詳細ブロック図。FIG. 3 is a detailed block diagram illustrating an example of a configuration of a turning determination unit 142 in the first embodiment. 実施の形態1における旋回判定部142の動作を説明するための図。FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of a turning determination unit 142 in the first embodiment. 実施の形態1におけるモデル選択部132の構成の一例を示す詳細ブロック図。FIG. 3 is a detailed block diagram illustrating an example of a configuration of a model selection unit 132 in the first embodiment. 実施の形態1における推移確率更新部212の動作の例を説明するための図。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the operation of a transition probability update unit 212 in the first embodiment. 実施の形態1における推移確率更新部212が更新する推移確率の例を示す図。The figure which shows the example of the transition probability which the transition probability update part 212 in Embodiment 1 updates. 実施の形態1における運動状態外挿部180の動作を説明するための図。The figure for demonstrating operation | movement of the movement state extrapolation part 180 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2における追尾システム800の構成の一例を示すブロック構成図。FIG. 6 is a block configuration diagram illustrating an example of a configuration of a tracking system 800 according to a second embodiment. 実施の形態3における追尾システム800の構成の一例を示すブロック構成図。FIG. 10 is a block configuration diagram illustrating an example of a configuration of a tracking system 800 according to a third embodiment. 実施の形態3におけるバイアス補正部141の構成の一例を示す詳細ブロック図。FIG. 10 is a detailed block diagram illustrating an example of a configuration of a bias correction unit 141 according to Embodiment 3. 実施の形態3における観測角速度位置予測部143及び直線位置予測部148が予測する予測位置631,633の関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship of the prediction position 631,633 which the observation angular velocity position prediction part 143 in Embodiment 3 and the linear position prediction part 148 predict. 実施の形態4における予測システム801の構成の一例を示すシステム構成図。FIG. 10 is a system configuration diagram illustrating an example of a configuration of a prediction system 801 in a fourth embodiment.

実施の形態1.
実施の形態1について、図1〜図13を用いて説明する。
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1は、この実施の形態における追尾システム800の構成の一例を示すブロック構成図である。   FIG. 1 is a block configuration diagram showing an example of the configuration of the tracking system 800 in this embodiment.

追尾システム800(予測システム)は、観測装置810(位置観測装置)を有する。観測装置810は、航空機、船舶、車両などの移動体(観測対象)の位置を観測する。観測装置810が観測した移動体の位置を「観測位置」と呼ぶ。観測装置810は、例えば、レーダ、GPS受信機などのセンサである。観測装置810は、例えばレーダのように、移動体を外部から観測する装置であってもよいし、例えばGPS受信機のように、移動体に搭載された装置であってもよい。   The tracking system 800 (prediction system) has an observation device 810 (position observation device). The observation device 810 observes the position of a moving body (observation target) such as an aircraft, a ship, or a vehicle. The position of the moving body observed by the observation apparatus 810 is referred to as “observation position”. The observation device 810 is, for example, a sensor such as a radar or a GPS receiver. The observation device 810 may be a device that observes the moving body from the outside, for example, a radar, or may be a device mounted on the moving body, for example, a GPS receiver.

追尾システム800は、ジャイロセンサ820(角速度観測装置)を有する。ジャイロセンサ820は、観測対象である移動体に搭載されている。ジャイロセンサ820は、搭載された移動体の角速度を観測する。ジャイロセンサ820が観測した角速度を「ジャイロ角速度」(JYRO角速度)と呼ぶ。   The tracking system 800 includes a gyro sensor 820 (angular velocity observation device). The gyro sensor 820 is mounted on a moving object that is an observation target. The gyro sensor 820 observes the angular velocity of the mounted mobile body. The angular velocity observed by the gyro sensor 820 is referred to as “gyro angular velocity” (JYRO angular velocity).

追尾システム800は、目標追尾装置100(追尾部130、運動状態判定部140、バイアス補正値メモリ150、運動性能記憶部160、運動状態外挿部180)を有する。目標追尾装置100は、観測装置810及びジャイロセンサ820の観測結果に基づいて、移動体の将来の位置を高精度に推定する。   The tracking system 800 includes the target tracking device 100 (tracking unit 130, exercise state determination unit 140, bias correction value memory 150, exercise performance storage unit 160, exercise state extrapolation unit 180). The target tracking device 100 estimates the future position of the moving body with high accuracy based on the observation results of the observation device 810 and the gyro sensor 820.

目標追尾装置100は、バイアス補正値メモリ150(角速度誤差記憶装置)を有する。バイアス補正値メモリ150は、後述するバイアス補正部141が算出したバイアス誤差を記憶する。
目標追尾装置100は、運動性能記憶部160を有する。運動性能記憶部160は、移動体の最高速度、最大加速度、最大角速度など移動体の運動性能を記憶している。運動性能記憶部160は、例えば、移動体の種別と、その種別に属する移動体の運動性能との組を、データベース形式(運動性能データベース)で記憶している。
The target tracking device 100 has a bias correction value memory 150 (angular velocity error storage device). The bias correction value memory 150 stores a bias error calculated by a bias correction unit 141 described later.
The target tracking device 100 includes an exercise performance storage unit 160. The athletic performance storage unit 160 stores the athletic performance of the moving object such as the maximum speed, the maximum acceleration, and the maximum angular velocity of the moving object. The athletic performance storage unit 160 stores, for example, a set of a moving object type and an athletic performance of a moving object belonging to the type in a database format (athletic performance database).

目標追尾装置100(予測装置)は、追尾部130を有する。
追尾部130は、複数の追尾フィルタ131(追尾装置)を有する。なお、符号にアルファベット小文字を添えて「追尾フィルタ131a」「追尾フィルタ131b」などと記載することにより、複数の追尾フィルタ131を区別する場合がある。
追尾フィルタ131は、所定の運動モデルに基づいて、追尾処理をする。すなわち、追尾フィルタ131は、移動体が所定の運動モデルにしたがって運動しているものと仮定して、観測装置810が観測した観測位置に基づいて、移動体の位置や速度などを推定する。以下、追尾フィルタ131が推定した移動体の位置や速度などの推定値を「追尾位置」「追尾速度」などと呼ぶ。追尾フィルタ131は、例えばカルマンフィルタ、アルファ−ベータ(α−β)フィルタ、アルファ−ベータ−ガンマ(α−β−γ)フィルタやその他のフィルタなどである。
各追尾フィルタ131a〜131cは、それぞれ異なる運動モデルを持っている。各追尾フィルタ131a〜131cは、それぞれが持つ運動モデルにしたがって移動体が運動しているものと仮定して、移動体の位置や速度などを推定する。例えば、追尾フィルタ131aは、運動モデルとして旋回運動モデルを持っている。すなわち、追尾フィルタ131aは、移動体が旋回運動をしているものと仮定して、移動体の位置・速度・角速度などを推定する。また、例えば、追尾フィルタ131bは、運動モデルとして等速直線運動モデルを持っている。すなわち、追尾フィルタ131b(直線位置推定装置)は、移動体が等速直線運動をしているものと仮定して、追尾位置・速度などを推定する。また、例えば、追尾フィルタ131cは、運動モデルとして等加速度運動モデルを持っている。すなわち、追尾フィルタ131cは、移動体が等加速度運動をしているものと仮定して、移動体の位置・速度・加速度などを推定する。
なお、旋回運動モデルを持つ追尾フィルタ131は、移動体が所定の角速度で旋回運動をしていると仮定する構成(所定角速度位置推定装置)であってもよい。その場合、複数の追尾フィルタ131が旋回運動モデルを持ち、それぞれが異なる角速度を仮定する構成であってもよい。
等加速度運動モデルを持つ追尾フィルタ131も同様に、移動体が所定の加速度で等加速度運動をしていると仮定する構成であってもよい。その場合、複数の追尾フィルタ131が等加速度運動モデルを持ち、それぞれが異なる加速度を仮定する構成であってもよい。
The target tracking device 100 (prediction device) has a tracking unit 130.
The tracking unit 130 includes a plurality of tracking filters 131 (tracking devices). Note that a plurality of tracking filters 131 may be distinguished by adding “lower tracking filter 131a”, “tracking filter 131b”, etc., with alphabetic lowercase letters added to the reference numerals.
The tracking filter 131 performs tracking processing based on a predetermined motion model. That is, the tracking filter 131 assumes the moving body is moving according to a predetermined movement model, and estimates the position and speed of the moving body based on the observation position observed by the observation device 810. Hereinafter, estimated values such as the position and speed of the moving body estimated by the tracking filter 131 are referred to as “tracking position”, “tracking speed”, and the like. The tracking filter 131 is, for example, a Kalman filter, an alpha-beta (α-β) filter, an alpha-beta-gamma (α-β-γ) filter, or another filter.
Each of the tracking filters 131a to 131c has a different motion model. Each of the tracking filters 131a to 131c estimates the position, speed, and the like of the moving body on the assumption that the moving body is moving according to the movement model of each tracking filter 131a to 131c. For example, the tracking filter 131a has a turning motion model as a motion model. That is, the tracking filter 131a estimates the position, velocity, angular velocity, and the like of the moving body on the assumption that the moving body is turning. For example, the tracking filter 131b has a constant velocity linear motion model as a motion model. That is, the tracking filter 131b (straight line position estimation device) estimates the tracking position / speed, etc., assuming that the moving body is moving in a uniform linear motion. For example, the tracking filter 131c has a constant acceleration motion model as a motion model. That is, the tracking filter 131c estimates the position / velocity / acceleration etc. of the moving body on the assumption that the moving body is moving at a constant acceleration.
The tracking filter 131 having the turning motion model may be configured (a predetermined angular velocity position estimating device) on the assumption that the moving body is making a turning motion at a predetermined angular velocity. In that case, the plurality of tracking filters 131 may have a turning motion model, and each may assume different angular velocities.
Similarly, the tracking filter 131 having the uniform acceleration motion model may be configured to assume that the moving body is performing uniform acceleration motion at a predetermined acceleration. In that case, the plurality of tracking filters 131 may have a constant acceleration motion model, and each may assume a different acceleration.

追尾部130は、モデル選択部132(予測位置算出装置)を有する。モデル選択部132は、後述する旋回判定部142の判定結果などに基づいて、移動体の実際の運動に最もよく合致している運動モデルを選択する。モデル選択部132は,選択した運動モデルに基づいて、移動体の位置・速度・角速度・加速度などの推定値を算出する。以下、モデル選択部132が算出した移動体の位置・角速度などの推定値を「推定位置」「推定角速度」などと呼ぶ。
例えば、モデル選択部132は、複数の追尾フィルタ131がそれぞれ持っている運動モデルが、移動体の実際の運動に合致している確率を算出し、算出した確率に基づいて、各追尾フィルタ131a〜131cが推定した追尾位置などに重み付けをして合成し、推定位置を算出する。
あるいは、モデル選択部132は、複数の追尾フィルタ131のなかから、移動体の実際の運動に運動モデルが合致している確率が最も高い追尾フィルタ131を選択し、選択した追尾フィルタ131が推定した追尾位置などを、推定位置などとして採用する。
The tracking unit 130 includes a model selection unit 132 (predicted position calculation device). The model selection unit 132 selects the motion model that best matches the actual motion of the moving body based on the determination result of the turning determination unit 142 described later. The model selection unit 132 calculates estimated values such as the position / velocity / angular velocity / acceleration of the moving body based on the selected motion model. Hereinafter, the estimated values such as the position / angular velocity of the moving body calculated by the model selection unit 132 are referred to as “estimated position”, “estimated angular velocity”, and the like.
For example, the model selection unit 132 calculates the probability that the motion model possessed by each of the plurality of tracking filters 131 matches the actual motion of the moving object, and based on the calculated probability, each of the tracking filters 131a to 131a. The tracking position estimated by 131c is weighted and combined to calculate the estimated position.
Alternatively, the model selection unit 132 selects the tracking filter 131 having the highest probability that the motion model matches the actual motion of the moving object from the plurality of tracking filters 131, and the selected tracking filter 131 estimates the selected one. The tracking position is used as the estimated position.

また、追尾フィルタ131は、推定した追尾位置や追尾速度などがどの程度の誤差を含むかを推定する。例えば、追尾フィルタ131は、追尾位置や追尾速度などの誤差分散や誤差共分散を算出する。
モデル選択部132は、追尾フィルタ131が算出した誤差分散や誤差共分散に基づいて、推定位置や推定速度などの誤差分散や誤差共分散を算出する。例えば、モデル選択部132は、複数の追尾フィルタ131が算出した誤差分散や誤差共分散を合成して、推定位置や推定速度などの誤差分散や誤差共分散を算出する。あるいは、モデル選択部132は、選択した追尾フィルタ131が算出した誤差分散や誤差共分散を、推定位置や推定速度などの誤差分散や誤差共分散として採用する。
Further, the tracking filter 131 estimates how much error the estimated tracking position and tracking speed include. For example, the tracking filter 131 calculates error variance and error covariance such as the tracking position and tracking speed.
The model selection unit 132 calculates an error variance and an error covariance such as an estimated position and an estimated speed based on the error variance and error covariance calculated by the tracking filter 131. For example, the model selection unit 132 combines error variances and error covariances calculated by the plurality of tracking filters 131, and calculates error variances and error covariances such as estimated positions and estimated speeds. Alternatively, the model selection unit 132 employs the error variance and error covariance calculated by the selected tracking filter 131 as the error variance and error covariance such as the estimated position and the estimated speed.

目標追尾装置100は、運動状態判定部140を有する。運動状態判定部140は、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度に基づいて、移動体の運動状態を判定する。
運動状態判定部140は、バイアス補正部141(角速度誤差推定装置および角速度補正装置)を有する。バイアス補正部141は、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度のバイアス誤差を推定する。バイアス補正部141は、推定したバイアス誤差に基づいて、ジャイロ角速度を補正し、補正したジャイロ角速度を出力する。バイアス補正部141は、例えば、追尾フィルタ131が推定した追尾角速度(TRK角速度)、モデル選択部132が算出した推定角速度などに基づいて、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度のバイアス誤差を推定する。
運動状態判定部140は、旋回判定部142(旋回判定装置)を有する。旋回判定部142は、バイアス補正部141が補正したジャイロ角速度や、運動性能記憶部160が記憶した移動体の運動性能などにに基づいて、移動体が旋回しているか否かを判定する。
The target tracking device 100 includes an exercise state determination unit 140. The motion state determination unit 140 determines the motion state of the moving body based on the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820.
The motion state determination unit 140 includes a bias correction unit 141 (an angular velocity error estimation device and an angular velocity correction device). The bias correction unit 141 estimates the bias error of the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820. The bias correction unit 141 corrects the gyro angular velocity based on the estimated bias error, and outputs the corrected gyro angular velocity. For example, the bias correction unit 141 estimates the bias error of the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820 based on the tracking angular velocity (TRK angular velocity) estimated by the tracking filter 131, the estimated angular velocity calculated by the model selection unit 132, and the like.
The motion state determination unit 140 includes a turning determination unit 142 (a turning determination device). The turning determination unit 142 determines whether or not the moving body is turning based on the gyro angular velocity corrected by the bias correction unit 141, the movement performance of the moving body stored in the movement performance storage unit 160, and the like.

目標追尾装置100は、運動状態外挿部180(予測位置算出装置)を有する。運動状態外挿部180は、移動体の将来の位置を予測する。運動状態外挿部180が予測した移動体の位置を「予測位置」と呼ぶ。運動状態外挿部180は、モデル選択部132が算出した推定位置・推定速度などや、旋回判定部142の判定結果などに基づいて、予測位置を算出する。   The target tracking device 100 includes a motion state extrapolation unit 180 (predicted position calculation device). The motion state extrapolation unit 180 predicts the future position of the moving object. The position of the moving body predicted by the motion state extrapolation unit 180 is referred to as a “predicted position”. The motion state extrapolation unit 180 calculates a predicted position based on the estimated position / estimated speed calculated by the model selection unit 132, the determination result of the turning determination unit 142, and the like.

図2は、この実施の形態におけるバイアス補正部141の構成の一例を示す詳細ブロック図である。
バイアス補正部141は、旋回運動モデルを持つ追尾フィルタ131aが推定した追尾角速度を入力する。バイアス補正部141は、モデル選択部132が算出した推定位置・推定速度・誤差分散・誤差共分散を入力する。バイアス補正部141は、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度を入力する。なお、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度をバイアス補正部141が直接入力する代わりに、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度を平滑処理する平滑処理部(追尾フィルタ)を設け、平滑処理部が平滑処理したジャイロ角速度を、バイアス補正部141が入力する構成としてもよい。
FIG. 2 is a detailed block diagram showing an example of the configuration of the bias correction unit 141 in this embodiment.
The bias correction unit 141 inputs the tracking angular velocity estimated by the tracking filter 131a having the turning motion model. The bias correction unit 141 receives the estimated position, estimated speed, error variance, and error covariance calculated by the model selection unit 132. The bias correction unit 141 inputs the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820. In addition, instead of the bias correction unit 141 directly inputting the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820, a smoothing processing unit (tracking filter) that smoothes the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820 is provided, and the smoothing processing unit performs smooth processing. The bias correction unit 141 may be configured to input the gyro angular velocity that has been performed.

バイアス補正部141は、観測角速度位置予測部143(観測角速度位置予測装置)を有する。観測角速度位置予測部143は、モデル選択部132が算出した推定位置や推定速度などに基づいて、移動体の将来の位置を予測する。ただし、観測角速度位置予測部143は、移動体の角速度として、モデル選択部132が算出した推定角速度ではなく、バイアス補正部141が入力したジャイロ角速度を用いる。観測角速度位置予測部143は、ジャイロ角速度に基づいて、移動体の将来の位置を予測する。   The bias correction unit 141 includes an observation angular velocity position prediction unit 143 (observation angular velocity position prediction device). The observation angular velocity position prediction unit 143 predicts the future position of the moving object based on the estimated position and estimated speed calculated by the model selection unit 132. However, the observed angular velocity position prediction unit 143 uses the gyro angular velocity input by the bias correction unit 141 instead of the estimated angular velocity calculated by the model selection unit 132 as the angular velocity of the moving object. The observation angular velocity position prediction unit 143 predicts the future position of the moving body based on the gyro angular velocity.

図3は、この実施の形態における観測装置810が観測位置を観測する時刻と、ジャイロセンサ820がジャイロ角速度を観測する時刻との間の関係の一例を示す図である。
一般に、ジャイロセンサ820の観測間隔は、観測装置810の観測間隔より短い。ある時点において、ジャイロセンサ820が最も新しいジャイロ角速度を観測した時刻をtとし、観測装置810が最も新しい観測位置を観測した時刻をtとする。一般に、時刻tと時刻tとは一致せず、時刻tのほうが時刻tよりも後の時刻である。
追尾フィルタ131は、観測装置810が観測した観測位置に基づいて、追尾位置などを推定するので、追尾フィルタ131が推定した追尾位置などは、時刻tにおけるものである。モデル選択部132が算出した推定位置なども、同様に、時刻tにおけるものである。
モデル選択部132が算出した推定位置などと、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度とを組み合わせて、移動体の将来の位置を予測するためには、推定位置などの時刻と、ジャイロ角速度の時刻とが一致している必要がある。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the time when the observation device 810 in this embodiment observes the observation position and the time when the gyro sensor 820 observes the gyro angular velocity.
In general, the observation interval of the gyro sensor 820 is shorter than the observation interval of the observation device 810. At some point, the time the gyro sensor 820 observes the newest gyro angular velocity and t 1, the time at which the observation device 810 has observed the most recent observation position and t 2. In general, time t 1 and time t 2 do not coincide with each other, and time t 1 is later than time t 2 .
Tracking filter 131, based on the observation position observation device 810 has observed, since estimates the like tracking position, etc. tracking position tracking filter 131 is estimated, but at time t 2. Well as the estimated position model selector 132 is calculated similarly, but at time t 2.
In order to predict the future position of the mobile object by combining the estimated position calculated by the model selection unit 132 and the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820, the time of the estimated position, the time of the gyro angular velocity, Must match.

このため、観測角速度位置予測部143は、例えば、時刻tにおける推定位置などに基づいて外挿処理を行い、時刻tにおける推定位置などを算出する。
例えば、観測角速度位置予測部143は、次の式の右辺を計算することにより、時刻tにおける推定位置などを算出する。

Figure 0005419784
ただし、山型付きのx(文中において「x^」と表記する。)は、推定値ベクトルである。推定値ベクトルx^は、k次の列ベクトルである。推定値ベクトルx^は、時刻tの関数である。推定値ベクトルx^の要素は、所定の座標系で表した時刻tにおける推定位置の座標などである。推定値ベクトルx^の次数kは、推定値の数である。例えば、3次元座標で表された位置および速度を推定値とする場合、次数kは6である。
Fは、状態遷移行列である。状態遷移行列Fは、k次の正方行列である。状態遷移行列Fは、時間Δtの関数である。状態遷移行列Fは、所定の運動モデルにおいて、ある時刻における移動体の位置などを表わすベクトルを、時間Δtが経過した後における移動体の位置などを表わすベクトルへ写す写像を表わす。
すなわち、この式は、時刻tにおける推定値ベクトルx^(t)に、時間(t−t)の経過を表わす状態遷移行列F(t−t)を作用させて、時刻tにおける推定値ベクトルx^(t)を算出することを意味している。
なお、状態遷移行列Fの運動モデルは、モデル選択部132が選択した追尾フィルタ131の運動モデルであってもよいし、等速直線運動モデルや旋回運動モデルなどあらかじめ定めた所定の運動モデルであってもよい。通常、時刻tと時刻tとの差は十分小さいので、運動モデルの差による違いはほとんどない。 Therefore, the observed angular position prediction unit 143, for example, performs extrapolation processing on the basis of such estimated position at time t 2, the calculated and estimated position at time t 1.
For example, the observation angular velocity position prediction unit 143 calculates the estimated position at the time t 1 by calculating the right side of the following equation.
Figure 0005419784
However, x with a mountain shape (indicated as “x ^” in the sentence) is an estimated value vector. The estimated value vector x ^ is a k-th order column vector. The estimated value vector x ^ is a function of time t. The elements of the estimated value vector x ^ are the coordinates of the estimated position at time t expressed in a predetermined coordinate system. The order k of the estimated value vector x ^ is the number of estimated values. For example, when the position and velocity represented by three-dimensional coordinates are estimated values, the order k is 6.
F is a state transition matrix. The state transition matrix F is a k-th order square matrix. The state transition matrix F is a function of time Δt. The state transition matrix F represents a mapping in which a vector representing the position of the moving object at a certain time is mapped to a vector representing the position of the moving object after the time Δt has elapsed in a predetermined motion model.
That is, this equation, the estimated value vector x ^ (t 2) at time t 2, the by the action of time (t 1 -t 2) the state transition matrix representing the course of the F (t 1 -t 2), the time it means that calculates an estimated value vector x ^ (t 1) at t 1.
The motion model of the state transition matrix F may be a motion model of the tracking filter 131 selected by the model selection unit 132, or may be a predetermined motion model determined in advance, such as a constant velocity linear motion model or a turning motion model. May be. Usually, the difference between the time t 1 and the time t 2 is sufficiently small, so there is almost no difference due to the difference between the motion models.

観測角速度位置予測部143は、算出した時刻tにおける推定位置などに基づいて、時刻tにおけるジャイロ角速度で移動体が旋回運動をしているという運動モデルにしたがい、時刻tから所定の時間ΔTが経過した時刻t(すなわち、t=t+ΔT)における移動体の位置などを予測する。
例えば、観測角速度位置予測部143は、次の式の右辺を計算することにより、時刻tにおける移動体の位置などを算出する。

Figure 0005419784
ただし、x^は、時刻tにおけるジャイロ角速度で推定角速度を置き換えた推定値ベクトルである。Fは、時刻tにおけるジャイロ角速度で移動体が旋回運動をしているという運動モデルに基づく状態遷移行列である。
すなわち、この式は、時刻tにおける推定値ベクトルx^(t)に、移動体が時刻tにおけるジャイロ角速度で旋回運動をしているという運動モデルに基づく時間ΔTの経過を表わす状態遷移行列Fを作用させて、時刻tにおける推定値ベクトルx^(t)を算出することを意味している。 Based on the estimated position at the time t 1 and the like, the observation angular velocity position prediction unit 143 follows a motion model in which the moving body performs a turning motion at the gyro angular velocity at the time t 1 , and performs a predetermined time from the time t 1. The position of the moving body at time t 3 when ΔT has elapsed (that is, t 3 = t 1 + ΔT) is predicted.
For example, the observation angular velocity position prediction unit 143 calculates the position of the moving object at time t 3 by calculating the right side of the following expression.
Figure 0005419784
However, x ^ J is an estimated value vector obtained by replacing the estimated angular velocity gyro angular velocity at time t 1. F J is a state transition matrix based on a motion model in which the moving body performs a turning motion at the gyro angular velocity at time t 1 .
That is, the state this equation, that the estimated value vector x ^ J (t 1) at time t 1, representing the elapsed time ΔT based on the motion model that the moving body is a turning motion by the gyro angular velocity at time t 1 by the action of the transition matrix F J, which means that calculates an estimated value vector x ^ J (t 3) at time t 3.

また、観測角速度位置予測部143は、モデル選択部132が算出した誤差分散や誤差共分散に基づいて、予測した移動体の将来の位置の誤差分散や誤差共分散を推定する。   Further, the observation angular velocity position prediction unit 143 estimates the error variance and error covariance of the predicted future position of the mobile object based on the error variance and error covariance calculated by the model selection unit 132.

推定位置などと同様、誤差分散などの時刻とジャイロ角速度の時刻とを一致させるため、観測角速度位置予測部143は、例えば、時刻tにおける誤差分散などに基づいて、時刻tにおける誤差分散などを算出する。
例えば、観測角速度位置予測部143は、次の式の右辺を計算することにより、時刻tにおける誤差分散などを算出する。

Figure 0005419784
ただし、Pは、推定値ベクトルx^の誤差の分散共分散行列である。分散共分散行列Pは、k次の正方行列である。分散共分散行列Pは、時刻tの関数である。分散共分散行列Pの要素は、時刻tにおける推定値ベクトルの各要素の誤差の間の分散または共分散である。
上付きのTは、行列の転置を表わす。
Qは、システム雑音の分散共分散行列である。分散共分散行列Qは、k次の正方行列である。分散共分散行列Qは、時間Δtの関数である。分散共分散行列Qの要素は、時間Δtが経過する間に発生するシステム雑音の分散または共分散である。
すなわち、この式は、時刻tにおける推定誤差の分散共分散行列P(t)に、時間(t−t)の経過を表わす状態遷移行列F(t−t)の転置行列を左から作用させ、時間(t−t)の経過を表わす状態遷移行列F(t−t)を右から作用させたものに、時間(t−t)の経過により発生したシステム雑音の分散共分散行列Q(t−t)を加えて、時刻tにおける推定誤差の分散共分散行列P(t)を算出することを意味している。 Similar to the estimated position and the like, the observation angular velocity position prediction unit 143 matches the error variance at time t 1 based on the error variance at time t 2 to match the time of error variance and the time of the gyro angular velocity, for example. Is calculated.
For example, the observation angular velocity position prediction unit 143 calculates the error variance and the like at time t 1 by calculating the right side of the following equation.
Figure 0005419784
Here, P is a variance covariance matrix of the error of the estimated value vector x ^. The variance-covariance matrix P is a k-th order square matrix. The variance-covariance matrix P is a function of time t. The elements of the variance-covariance matrix P are variances or covariances between errors of the elements of the estimated value vector at time t.
The superscript T represents the transpose of the matrix.
Q is a variance-covariance matrix of system noise. The variance-covariance matrix Q is a k-th order square matrix. The variance-covariance matrix Q is a function of time Δt. The element of the variance-covariance matrix Q is the variance or covariance of system noise that occurs during the time Δt.
That is, this equation is obtained by transposing the state transition matrix F (t 1 -t 2 ) representing the passage of time (t 1 -t 2 ) into the variance-covariance matrix P (t 2 ) of the estimation error at time t 2 . was applied from the left, those obtained by the action time (t 1 -t 2) the state transition matrix representing the course of the F (t 1 -t 2) from the right, caused by the passage of time (t 1 -t 2) This means that the variance / covariance matrix P (t 1 ) of the estimation error at time t 1 is calculated by adding the system noise variance / covariance matrix Q (t 1 −t 2 ).

観測角速度位置予測部143は、算出した時刻tにおける誤差分散などに基づいて、時刻tにおけるジャイロ角速度で移動体が旋回運動をしているという運動モデルにしたがい、時刻tにおける誤差分散などを算出する。
例えば、観測角速度位置予測部143は、次の式の右辺を計算することにより、時刻tにおける誤差分散などを算出する。

Figure 0005419784
ただし、Pは、時刻tにおけるジャイロ角速度で移動体が旋回運動をしているという運動モデルに基づく予測の誤差の分散共分散行列である。
この式は、時刻tにおける推定誤差の分散共分散行列P(t)に、移動体が時刻tにおけるジャイロ角速度で旋回運動をしているという運動モデルに基づく時間ΔTの経過を表わす状態遷移行列F(ΔT)の転置行列を左から作用させ、移動体が時刻tにおけるジャイロ角速度で旋回運動をしているという運動モデルに基づく時間ΔTの経過を表わす状態遷移行列F(ΔT)を右から作用させたものに、時間ΔTの経過により発生したシステム雑音の分散共分散行列Q(ΔT)を加えて、時刻tについての予測誤差の分散共分散行列P(t)を算出することを意味している。 Based on the calculated error variance at time t 1 , the observation angular velocity position predicting unit 143 follows an exercise model in which the mobile body performs a turning motion at the gyro angular velocity at time t 1 , and the error variance at time t 3 . Is calculated.
For example, the observation angular velocity position prediction unit 143 calculates error variance and the like at time t 3 by calculating the right side of the following expression.
Figure 0005419784
Here, P J is a variance-covariance matrix of a prediction error based on a motion model that the moving body is making a turning motion at the gyro angular velocity at time t 1 .
Condition This equation, which the variance-covariance matrix P of the estimation error at time t 1 (t 1), represents the elapsed time ΔT based on the motion model that the moving body is a turning motion by the gyro angular velocity at time t 1 A transposition matrix of the transition matrix F J (ΔT) is applied from the left, and a state transition matrix F J (ΔT) representing the passage of time ΔT based on a motion model in which the moving body performs a turning motion at the gyro angular velocity at time t 1 . ) From the right is added to the variance / covariance matrix Q (ΔT) of the system noise generated over time ΔT, and the variance / covariance matrix P J (t 3 ) of the prediction error at time t 3 Is calculated.

観測角速度位置予測部143は、例えば上記のようにして、時刻tにおける移動体の位置や誤差分散などを予測する。
なお、観測角速度位置予測部143は、バイアス補正部141が入力したジャイロ角速度ではなく、後述する角速度補正部147が補正したジャイロ角速度に基づいて、移動体の位置や誤差分散などを予測する構成であってもよい。
Observation angular position prediction unit 143, for example, as described above, predicts the position and the error variance of the moving object at time t 3.
Note that the observation angular velocity position prediction unit 143 is configured to predict the position of the moving body, error variance, and the like based on the gyro angular velocity corrected by the angular velocity correction unit 147 described later, instead of the gyro angular velocity input by the bias correction unit 141. There may be.

バイアス補正部141は、推定角速度位置予測部144(推定角速度位置予測装置)を有する。推定角速度位置予測部144は、モデル選択部132が算出した推定位置や推定速度などに基づいて、移動体の将来の位置を予測する。ただし、推定角速度位置予測部144は、移動体の角速度として、モデル選択部132が算出した推定角速度ではなく、追尾フィルタ131aが推定した追尾角速度を用いる。推定角速度位置予測部144は、追尾角速度に基づいて、移動体の将来の位置を予測する。
また、推定角速度位置予測部144は、モデル選択部132が算出した誤差分散や誤差共分散に基づいて、予測した移動体の将来の位置の誤差分散や誤差共分散を推定する。
すなわち、観測角速度位置予測部143が推定角速度としてジャイロ角速度を用いるのに対し、推定角速度位置予測部144は、推定角速度として追尾角速度を用いて、観測角速度位置予測部143と同様の処理をする。なお、追尾フィルタ131aが推定した追尾角速度の時刻と、モデル選択部132が算出した推定位置などの時刻とは、同じであるから、時刻を一致させるための計算は不要である。
The bias correction unit 141 includes an estimated angular velocity position prediction unit 144 (estimated angular velocity position prediction device). The estimated angular velocity position predicting unit 144 predicts the future position of the mobile object based on the estimated position and estimated speed calculated by the model selecting unit 132. However, the estimated angular velocity position prediction unit 144 uses the tracking angular velocity estimated by the tracking filter 131a as the angular velocity of the moving object, not the estimated angular velocity calculated by the model selection unit 132. The estimated angular velocity position prediction unit 144 predicts the future position of the moving object based on the tracking angular velocity.
Further, the estimated angular velocity position prediction unit 144 estimates the error variance and error covariance of the predicted future position of the moving body based on the error variance and error covariance calculated by the model selection unit 132.
That is, the observed angular velocity position prediction unit 143 uses the gyro angular velocity as the estimated angular velocity, whereas the estimated angular velocity position prediction unit 144 performs the same processing as the observation angular velocity position prediction unit 143 using the tracking angular velocity as the estimated angular velocity. Since the time of the tracking angular velocity estimated by the tracking filter 131a and the time such as the estimated position calculated by the model selection unit 132 are the same, a calculation for making the times coincide is unnecessary.

推定角速度位置予測部144は、例えば、次の式の右辺を計算することにより、時刻tにおける推定位置や誤差分散などを算出する。

Figure 0005419784
ただし、x^は、時刻tにおける追尾角速度で推定角速度を置き換えた推定値ベクトルである。Fは、時刻tにおける追尾角速度で移動体が旋回運動をしているという運動モデルに基づく状態遷移行列である。Pは、時刻tにおける追尾角速度で移動体が旋回運動をしているという運動モデルに基づく予測の誤差の分散共分散行列である。 Estimated angular position prediction section 144, for example, by calculating the right side of the following equation to calculate the like estimated position and error variance at time t 3.
Figure 0005419784
However, x ^ T is an estimated value vector obtained by replacing the estimated angular velocity by the tracking angular velocity at time t 2. F T is a state transition matrix based on the motion model of the moving body tracking angular velocity at time t 2 is the pivoting movement. P T is a variance-covariance matrix of a prediction error based on a motion model that the moving body is making a turning motion at the tracking angular velocity at time t 2 .

推定角速度位置予測部144は、例えば上記のようにして、移動体の位置や誤差分散などを予測する。
なお、推定角速度位置予測部144は、追尾フィルタ131aが推定した追尾角速度ではなく、モデル選択部132が算出した推定角速度に基づいて(すなわち、推定角速度を追尾角速度で置き換えることなくそのまま用いて)、移動体の位置や誤差分散などを予測する構成であってもよい。
The estimated angular velocity position prediction unit 144 predicts the position of the moving body, error variance, and the like, for example, as described above.
The estimated angular velocity position predicting unit 144 is not based on the tracking angular velocity estimated by the tracking filter 131a but based on the estimated angular velocity calculated by the model selecting unit 132 (that is, using the estimated angular velocity without replacing it with the tracking angular velocity). It may be configured to predict the position of the moving body, error variance, and the like.

バイアス補正部141は、条件判定部145(条件判定装置)を有する。条件判定部145は、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度の誤差を推定する条件(所定の条件)が満たされているか否かを判定する。   The bias correction unit 141 includes a condition determination unit 145 (condition determination device). The condition determination unit 145 determines whether a condition (predetermined condition) for estimating an error in the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820 is satisfied.

図4は、この実施の形態における観測角速度位置予測部143及び推定角速度位置予測部144が予測する予測位置631,632の関係の一例を示す図である。
観測位置611a〜611dは、時刻tまでの時点で、観測装置810が観測した移動体600の観測位置を表わす。このうち、観測位置611dは、時刻tに観測した最も新しい観測位置である。
追尾部130は、観測位置611a〜611dに基づいて、時刻tにおける移動体600の推定位置621を算出する。
観測角速度位置予測部143は、追尾部130が推定した推定位置621などに基づいて、時刻tにおける移動体600の推定位置622などを算出する。
観測角速度位置予測部143は、算出した推定位置622などと、ジャイロ角速度とに基づいて、時刻tにおける移動体600の予測位置631を算出する。
推定角速度位置予測部144は、追尾部130が推定した推定位置621などと、追尾フィルタ131aが推定した追尾角速度とに基づいて、時刻tにおける移動体600の予測位置632を算出する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the predicted positions 631 and 632 predicted by the observation angular velocity position prediction unit 143 and the estimated angular velocity position prediction unit 144 in this embodiment.
Observation position 611a~611d is at up to time t 1, representing the observed position of the moving object 600 to the observation apparatus 810 has observed. Of these, the observation position 611d is a most new observation position was observed at time t 2.
Tracking unit 130, based on the observation position 611A~611d, calculates the estimated position 621 of the moving object 600 at time t 2.
The observation angular velocity position prediction unit 143 calculates the estimated position 622 of the moving object 600 at time t 1 based on the estimated position 621 estimated by the tracking unit 130.
The observation angular velocity position prediction unit 143 calculates the predicted position 631 of the moving body 600 at time t 3 based on the calculated estimated position 622 and the gyro angular velocity.
Estimated angular position prediction section 144, and the like estimated position 621 the tracking unit 130 is estimated, based on the tracking angular velocity tracking filter 131a is estimated to calculate the predicted position 632 of the moving object 600 at time t 3.

観測装置810が観測した観測位置やジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度に誤差がなければ、ジャイロ角速度と追尾角速度とは一致する。したがって、観測角速度位置予測部143が予測した移動体600の予測位置631と推定角速度位置予測部144が予測した移動体600の予測位置632とは一致するはずである。
しかし、実際には、誤差の影響により、予測位置631と予測位置632とは一致しない。
If there is no error in the observation position observed by the observation device 810 and the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820, the gyro angular velocity and the tracking angular velocity coincide. Therefore, the predicted position 631 of the moving body 600 predicted by the observation angular velocity position prediction unit 143 and the predicted position 632 of the moving body 600 predicted by the estimated angular velocity position prediction unit 144 should match.
However, actually, the predicted position 631 and the predicted position 632 do not match due to the influence of errors.

ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度には、ランダムな誤差と、時刻にかかわらずほぼ一定なバイアス誤差とが含まれる。また、モデル選択部132が推定した推定位置などにも、ランダムな誤差が含まれる。
このうち、ランダムな誤差の影響は、観測角速度位置予測部143や推定角速度位置予測部144が予測した誤差分散などによりある程度予想できる。
したがって、誤差分散などにより予想される範囲を超えて、予測した予測位置631と予測位置632とが異なる場合には、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度のバイアス誤差の影響によるものと考えられる。
The gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820 includes a random error and a substantially constant bias error regardless of time. The estimated position estimated by the model selection unit 132 also includes random errors.
Among these, the influence of random errors can be predicted to some extent by the error variance predicted by the observation angular velocity position prediction unit 143 and the estimated angular velocity position prediction unit 144.
Therefore, when the predicted position 631 and the predicted position 632 are predicted to exceed the range expected due to error variance or the like, it is considered to be due to the influence of the bias error of the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820.

条件判定部145は、例えば、観測角速度位置予測部143が予測した予測位置631と推定角速度位置予測部144が予測した予測位置632との差が、予想される範囲内であるか否かを判定し、予想される範囲を超えている場合に、ジャイロ角速度の誤差を推定する条件が満たされていると判定する。
この判定には、統計学上の手法を用いることができる。条件判定部145は、例えばカイ二乗検定により、予測位置631と予測位置632との差が、予想される範囲内であるか否かを判定する。例えば、条件判定部145は、次の式の右辺を計算することにより、検定値を算出する。

Figure 0005419784
ただし、εは、検定値である。
条件判定部145は、算出した検定値εを、所定の閾値εthと比較する。閾値εthは、所定の有意水準に基づいて、例えばカイ二乗分布表から求めたものである。検定値εが閾値εth以下である場合、条件判定部145は、予測位置631と予測位置632との差が、予想される範囲内であると判定する。検定値εが閾値εthより大きい場合、条件判定部145は、予測位置631と予測位置632との差が、予想される範囲を超えていると判定する。 For example, the condition determination unit 145 determines whether or not the difference between the predicted position 631 predicted by the observation angular velocity position prediction unit 143 and the predicted position 632 predicted by the estimated angular velocity position prediction unit 144 is within an expected range. If it exceeds the expected range, it is determined that the condition for estimating the error of the gyro angular velocity is satisfied.
A statistical method can be used for this determination. The condition determination unit 145 determines whether or not the difference between the predicted position 631 and the predicted position 632 is within an expected range, for example, by chi-square test. For example, the condition determination unit 145 calculates a test value by calculating the right side of the following expression.
Figure 0005419784
Here, ε is a test value.
The condition determination unit 145 compares the calculated test value ε with a predetermined threshold value ε th . The threshold value ε th is obtained from, for example, a chi-square distribution table based on a predetermined significance level. If test value epsilon is equal to or less than the threshold epsilon th, condition determining unit 145 determines that the difference between the predicted position 631 and predicted position 632 is within the expected range. When the test value ε is greater than the threshold ε th , the condition determination unit 145 determines that the difference between the predicted position 631 and the predicted position 632 exceeds the expected range.

図5は、この実施の形態における真の角速度606とジャイロ角速度616と追尾角速度626との関係の一例を示す図である。
横軸は、時刻tを表わす。縦軸は、角速度ωを表わす。
例えば、移動体600が、直進運動をしたのち、ある時刻を境に、旋回運動に移ったとする。
移動体600の真の角速度606は、直進運動中は0であり、旋回運動中はある値で一定であるものとする。
ジャイロセンサ820にバイアス誤差がない場合であっても、それ以外の誤差要因により、ジャイロセンサ820が観測するジャイロ角速度616は、真の角速度606と完全には一致しない。しかし、ジャイロ角速度616は、真の角速度606の変化に遅れることなく、追随して変化する。
これに対し、追尾フィルタ131aが推定する追尾角速度626は、算出間隔が、ジャイロ角速度616の観測間隔よりも長く、ランダムな誤差の影響が大きい。また、追尾角速度626は、真の角速度606の変化に対して、すぐには追随せず、ゆっくりと変化する。したがって、真の角速度606が変化した直後は、過渡応答により、真の角速度606と追尾角速度626との差が大きくなる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship among the true angular velocity 606, the gyro angular velocity 616, and the tracking angular velocity 626 in this embodiment.
The horizontal axis represents time t. The vertical axis represents the angular velocity ω.
For example, it is assumed that the moving body 600 moves to a turning motion at a certain time after performing a rectilinear motion.
It is assumed that the true angular velocity 606 of the moving body 600 is 0 during the straight movement, and is constant at a certain value during the turning movement.
Even when the gyro sensor 820 has no bias error, the gyro angular velocity 616 observed by the gyro sensor 820 does not completely match the true angular velocity 606 due to other error factors. However, the gyro angular velocity 616 changes following the change of the true angular velocity 606 without delay.
On the other hand, the tracking angular velocity 626 estimated by the tracking filter 131a has a calculation interval longer than the observation interval of the gyro angular velocity 616, and is greatly affected by random errors. Also, the tracking angular velocity 626 does not immediately follow the change of the true angular velocity 606, but changes slowly. Therefore, immediately after the true angular velocity 606 changes, the difference between the true angular velocity 606 and the tracking angular velocity 626 becomes large due to the transient response.

このように、旋回時には、追尾角速度の過渡応答による差が生じるので、予測位置631と予測位置632との差が、予想される範囲を超えていると条件判定部145が判定する場合がある。このため、条件判定部145は、バイアス補正区間を設定する。バイアス補正区間とは、時系列的に並べられた複数の判定結果のうち、最新の判定結果を含む連続したN回分の判定結果(Nは所定の正の整数。)のことである。条件判定部145は、バイアス補正区間のなかで、予測位置631と予測位置632との差が予想される範囲を超えていると判定した回数を数える。条件判定部145は、この回数がM回以上(Mは、N以下の所定の正の整数。)である場合に、一定のバイアスが生じているものとみなし、バイアス誤差を推定する条件が満たされていると判定する。   Thus, since a difference due to the transient response of the tracking angular velocity occurs during turning, the condition determination unit 145 may determine that the difference between the predicted position 631 and the predicted position 632 exceeds an expected range. For this reason, the condition determination unit 145 sets a bias correction interval. The bias correction section is a determination result for N consecutive times (N is a predetermined positive integer) including the latest determination result among a plurality of determination results arranged in time series. The condition determination unit 145 counts the number of determinations that the difference between the predicted position 631 and the predicted position 632 exceeds the expected range in the bias correction section. The condition determination unit 145 considers that a certain bias has occurred when the number of times is M or more (M is a predetermined positive integer less than or equal to N), and the condition for estimating the bias error is satisfied. It is determined that

バイアス補正部141は、角速度誤差推定部146(角速度誤差推定装置)を有する。角速度誤差推定部146は、バイアス誤差を推定する条件が満たされていると条件判定部145が判定した場合に、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度の誤差を推定する。   The bias correction unit 141 includes an angular velocity error estimation unit 146 (angular velocity error estimation device). The angular velocity error estimation unit 146 estimates an error of the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820 when the condition determination unit 145 determines that the condition for estimating the bias error is satisfied.

角速度誤差推定部146は、例えば、カルマンフィルタを用いて、ジャイロセンサ820のバイアス誤差を推定する。角速度誤差推定部146は、例えば、次の式で定義される観測モデルを用いる。

Figure 0005419784
ただし、Δωは、時刻kにおけるバイアス誤差の真の値を表わす。zは、時刻kにおけるバイアス誤差の観測値を表わす。vは、時刻kにおけるバイアス誤差の観測誤差を表わす。ωJ,kは、時刻kにおいてジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度を表わす。ωT,kは、時刻kについて追尾フィルタ131aが推定した追尾角速度を表わす。vJ,kは、時刻kにおいてジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度の観測誤差を表わす。vT,kは、時刻kについて追尾フィルタ131aが推定した追尾角速度の推定誤差を表わす。 The angular velocity error estimating unit 146 estimates the bias error of the gyro sensor 820 using, for example, a Kalman filter. The angular velocity error estimation unit 146 uses, for example, an observation model defined by the following equation.
Figure 0005419784
However, Δω k represents the true value of the bias error at time k. z k represents an observed value of the bias error at time k. v k represents an observation error of the bias error at time k. ω J, k represents the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820 at time k. ω T, k represents the tracking angular velocity estimated by the tracking filter 131a at time k. v J, k represents the observation error of the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820 at time k. v T, k represents an estimation error of the tracking angular velocity estimated by the tracking filter 131a at time k.

また、角速度誤差推定部146は、例えば、次の式で定義される状態方程式を用いる。

Figure 0005419784
ただし、wは、時刻k−1から時刻kまでの間に発生するシステム雑音を表わす実数である。 The angular velocity error estimation unit 146 uses a state equation defined by the following equation, for example.
Figure 0005419784
Here, w k is a real number representing system noise generated between time k-1 and time k.

図6は、この実施の形態における真の角速度606とジャイロ角速度616と追尾角速度626との関係の別の例を示す図である。
この例において、ジャイロセンサ820が観測するジャイロ角速度616は、バイアス誤差Δωを含む。バイアス誤差Δωは、時刻にかかわらず、基本的に不変である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the relationship among the true angular velocity 606, the gyro angular velocity 616, and the tracking angular velocity 626 in this embodiment.
In this example, the gyro angular velocity 616 observed by the gyro sensor 820 includes a bias error Δω. The bias error Δω is basically unchanged regardless of the time.

角速度誤差推定部146は、例えば上記のようにして、バイアス誤差Δωを推定する。
バイアス補正値メモリ150は、角速度誤差推定部146が推定したバイアス誤差Δωを記憶する。
The angular velocity error estimating unit 146 estimates the bias error Δω as described above, for example.
The bias correction value memory 150 stores the bias error Δω estimated by the angular velocity error estimation unit 146.

角速度補正部147は、バイアス補正値メモリ150が記憶したバイアス誤差Δωを用いて、バイアス補正部141が入力したジャイロ角速度ωを補正する。例えば、角速度補正部147は、ジャイロ角速度ωからバイアス誤差Δωを差し引いた差(ω−Δω)を計算することにより、補正したジャイロ角速度を得る。
角速度誤差推定部146がバイアス誤差Δωを推定した場合、角速度誤差推定部146が推定したバイアス誤差Δωをバイアス補正値メモリ150が記憶する。角速度補正部147は、そのバイアス誤差Δωを用いて、ジャイロ角速度ωの誤差を補正する。
角速度誤差推定部146がバイアス誤差Δωを推定しなかった場合は、角速度誤差推定部146が以前に推定したバイアス誤差Δωをバイアス補正値メモリ150が記憶している。角速度補正部147は、角速度誤差推定部146が以前に推定したバイアス誤差Δωを用いて、ジャイロ角速度ωの誤差を補正する。
角速度補正部147は、補正したジャイロ角速度を出力する。
The angular velocity correction unit 147 corrects the gyro angular velocity ω J input by the bias correction unit 141 using the bias error Δω stored in the bias correction value memory 150. For example, the angular velocity correction unit 147 obtains a corrected gyro angular velocity by calculating a difference (ω J −Δω) obtained by subtracting the bias error Δω from the gyro angular velocity ω J.
When the angular velocity error estimating unit 146 estimates the bias error Δω, the bias correction value memory 150 stores the bias error Δω estimated by the angular velocity error estimating unit 146. The angular velocity correction unit 147 corrects the error of the gyro angular velocity ω J using the bias error Δω.
When the angular velocity error estimation unit 146 has not estimated the bias error Δω, the bias correction value memory 150 stores the bias error Δω previously estimated by the angular velocity error estimation unit 146. The angular velocity correction unit 147 corrects the error of the gyro angular velocity ω J using the bias error Δω previously estimated by the angular velocity error estimation unit 146.
The angular velocity correction unit 147 outputs the corrected gyro angular velocity.

図7は、この実施の形態におけるバイアス補正処理S710の流れの一例を示すフローチャート図である。
バイアス補正処理S710において、バイアス補正部141は、ジャイロ角速度のバイアス誤差を補正する。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the flow of the bias correction processing S710 in this embodiment.
In the bias correction process S710, the bias correction unit 141 corrects the bias error of the gyro angular velocity.

バイアス補正処理S710は、予測位置算出工程S711を有する。予測位置算出工程S711は、バイアス補正処理S710の最初に実行される。
予測位置算出工程S711において、観測角速度位置予測部143は、ジャイロ角速度ωに基づいて、予測位置や予測誤差分散などを算出する。また、推定角速度位置予測部144は、追尾角速度ωに基づいて、予測位置や予測誤差分散などを算出する。
The bias correction process S710 includes a predicted position calculation step S711. The predicted position calculation step S711 is executed at the beginning of the bias correction process S710.
In the prediction position calculation step S711, the observed angular position prediction unit 143, based on the gyro angular velocity omega J, is calculated and predicted position and the prediction error variance. Further, the estimated angular velocity position prediction unit 144, based on the tracking angular velocity omega T, is calculated and predicted position and the prediction error variance.

バイアス補正処理S710は、条件判定工程S712を有する。条件判定工程S712は、予測位置算出工程S711のあとに実行される。
条件判定工程S712において、条件判定部145は、予測位置算出工程S711で観測角速度位置予測部143及び推定角速度位置予測部144が算出した予測位置や予測誤差分散などに基づいて、検定値εを算出する。条件判定部145は、算出した検定値εを閾値εthと比較して、判定式を満たすか否かを判定する。条件判定部145は、判定結果を記憶する。条件判定部145は、記憶した判定結果のなかから、今回の判定結果を含む過去N回分の判定結果を取得して、判定式を満たさない(すなわち、検定値εが閾値εthより大きい)と判定した回数を数える。条件判定部145は、数えた回数を整数Mと比較する。条件判定部145は、比較の結果に基づいて、条件分岐する。
The bias correction process S710 includes a condition determination step S712. The condition determination step S712 is executed after the predicted position calculation step S711.
In the condition determination step S712, the condition determination unit 145 calculates the test value ε based on the predicted position and the prediction error variance calculated by the observation angular velocity position prediction unit 143 and the estimated angular velocity position prediction unit 144 in the predicted position calculation step S711. To do. The condition determination unit 145 compares the calculated test value ε with the threshold value ε th to determine whether or not the determination formula is satisfied. The condition determination unit 145 stores the determination result. The condition determination unit 145 obtains the determination results for the past N times including the current determination result from the stored determination results, and does not satisfy the determination formula (that is, the test value ε is greater than the threshold ε th ). Count the number of times judged. The condition determination unit 145 compares the counted number with the integer M. The condition determination unit 145 branches based on the comparison result.

バイアス補正処理S710は、バイアス誤差推定処理S713を有する。バイアス誤差推定処理S713は、条件判定工程S712において、判定式を満たさなかった回数がM回以上であると条件判定部145が判定した場合に実行される。
バイアス誤差推定処理S713において、角速度誤差推定部146は、ジャイロ角速度ωのバイアス誤差Δωを推定する。
The bias correction process S710 includes a bias error estimation process S713. The bias error estimation process S713 is executed when the condition determination unit 145 determines that the number of times that the determination formula is not satisfied is M or more in the condition determination step S712.
In the bias error estimation process S713, the angular velocity error estimating unit 146 estimates the bias error Δω of the gyro angular velocity ω J.

バイアス補正処理S710は、バイアス誤差記憶工程S714を有する。バイアス誤差記憶工程S714は、バイアス誤差推定処理S713のあとに実行される。
バイアス誤差記憶工程S714において、バイアス補正値メモリ150は、バイアス誤差推定処理S713で角速度誤差推定部146が推定したバイアス誤差Δωを記憶する。
The bias correction process S710 includes a bias error storage step S714. The bias error storage step S714 is executed after the bias error estimation process S713.
In the bias error storage step S714, the bias correction value memory 150 stores the bias error Δω estimated by the angular velocity error estimation unit 146 in the bias error estimation process S713.

バイアス補正処理S710は、バイアス誤差読出工程S715を有する。バイアス誤差読出工程S715は、条件判定工程S712において、判定式を満たさなかった回数がM回未満であると条件判定部145が判定した場合に実行される。
バイアス誤差読出工程S715において、角速度補正部147は、バイアス補正値メモリ150が記憶したバイアス誤差Δωを読み出す。
The bias correction processing S710 includes a bias error reading step S715. The bias error reading step S715 is executed when the condition determination unit 145 determines that the number of times that the determination formula is not satisfied is less than M times in the condition determination step S712.
In the bias error reading step S715, the angular velocity correction unit 147 reads the bias error Δω stored in the bias correction value memory 150.

バイアス補正処理S710は、ジャイロ角速度補正工程S716を有する。ジャイロ角速度補正工程S716は、バイアス誤差記憶工程S714のあと及びバイアス誤差読出工程S715のあとに実行される。
ジャイロ角速度補正工程S716において、角速度補正部147は、バイアス誤差推定処理S713で角速度誤差推定部146が推定したバイアス誤差Δωあるいは角速度誤差推定部146で読み出したバイアス誤差Δωに基づいて、ジャイロ角速度ωを補正する。
The bias correction processing S710 includes a gyro angular velocity correction step S716. The gyro angular velocity correcting step S716 is executed after the bias error storing step S714 and after the bias error reading step S715.
In the gyro angular velocity correction step S716, the angular velocity correction unit 147 determines the gyro angular velocity ω J based on the bias error Δω estimated by the angular velocity error estimation unit 146 in the bias error estimation process S713 or the bias error Δω read by the angular velocity error estimation unit 146. Correct.

バイアス補正処理S710は、ジャイロ角速度補正工程S716までで終わりとなる。   The bias correction processing S710 ends with the gyro angular velocity correction step S716.

図8は、この実施の形態における旋回判定部142の構成の一例を示す詳細ブロック図である。   FIG. 8 is a detailed block diagram showing an example of the configuration of the turning determination unit 142 in this embodiment.

旋回判定部142は、最大角速度取得部191を有する。最大角速度取得部191は、運動性能記憶部160が記憶した移動体の運動性能のなかから、移動体の性能限界値である最大の角速度ωmaxを取得する。 The turning determination unit 142 includes a maximum angular velocity acquisition unit 191. The maximum angular velocity acquisition unit 191 acquires the maximum angular velocity ω max that is the performance limit value of the moving body from the movement performance of the moving body stored in the movement performance storage unit 160.

旋回判定部142は、異常値判定部192を有する。異常値判定部192は、最大角速度取得部191が取得した角速度ωmaxに基づいて、バイアス補正部141が出力した(補正済の)ジャイロ角速度ωが異常値であるか否かを判定する。例えば、異常値判定部192は、ジャイロ角速度ωの絶対値が角速度ωmaxより大きい場合に、ジャイロ角速度ωが異常値であると判定する。異常値判定部192は、異常値であると判定したジャイロ角速度ωを除去し、異常値でないと判定したジャイロ角速度ωだけを出力する。 The turning determination unit 142 includes an abnormal value determination unit 192. The abnormal value determination unit 192 determines whether or not the (corrected) gyro angular velocity ω J output from the bias correction unit 141 is an abnormal value based on the angular velocity ω max acquired by the maximum angular velocity acquisition unit 191. For example, the abnormal value determining unit 192 determines, when the absolute value of the gyro angular velocity omega J is greater than the angular velocity omega max, a gyro angular velocity omega J is an abnormal value. The abnormal value determination unit 192 removes the gyro angular velocity ω J determined to be an abnormal value, and outputs only the gyro angular velocity ω J determined not to be an abnormal value.

旋回判定部142は、閾値比較部193を有する。閾値比較部193は、異常値判定部192が出力したジャイロ角速度ωを、所定の閾値ωminと比較して、どちらが大きいか判定する。
なお、閾値ωminは、あらかじめ定めた定数である構成でもよいし、ジャイロ角速度の誤差の標準偏差を算出し、算出した標準偏差(もしくはその定数倍)を閾値ωminとする構成でもよい。
The turning determination unit 142 includes a threshold value comparison unit 193. The threshold comparison unit 193 compares the gyro angular velocity ω J output from the abnormal value determination unit 192 with a predetermined threshold ω min to determine which is larger.
The threshold value ω min may be a predetermined constant, or may be configured such that the standard deviation of the gyro angular velocity error is calculated and the calculated standard deviation (or a constant multiple thereof) is used as the threshold value ω min .

旋回判定部142は、回数判定部195を有する。回数判定部195は、ジャイロ角速度ωが閾値ωmin以上であると閾値比較部193が連続して判定した回数を算出する。
例えば、回数判定部195は、連続判定回数を記憶しておく。ジャイロ角速度ωが閾値ωmin以上であると閾値比較部193が判定した場合、回数判定部195は、記憶した連続判定回数を1増加させる。ジャイロ角速度ωが閾値ωmin未満であると閾値比較部193が判定した場合、回数判定部195は、記憶した連続判定回数を0に初期化する。
回数判定部195は、算出した連続判定回数を所定の整数M’と比較して、どちらが大きいか判定する。連続判定回数が整数M’以上である場合、旋回判定部142は移動体が旋回していると判定する。
The turning determination unit 142 includes a number determination unit 195. The number determination unit 195 calculates the number of times the threshold comparison unit 193 continuously determines that the gyro angular velocity ω J is equal to or greater than the threshold ω min .
For example, the number determination unit 195 stores the number of continuous determinations. When the threshold comparison unit 193 determines that the gyro angular velocity ω J is equal to or greater than the threshold ω min , the number determination unit 195 increases the stored number of continuous determinations by one. When the threshold comparison unit 193 determines that the gyro angular velocity ω J is less than the threshold ω min , the number determination unit 195 initializes the stored number of continuous determinations to zero.
The number determination unit 195 compares the calculated continuous determination number with a predetermined integer M ′ to determine which is larger. When the number of continuous determinations is equal to or greater than the integer M ′, the turning determination unit 142 determines that the moving body is turning.

旋回判定部142は、判定結果出力部196を有する。連続判定回数が整数M’以上であると回数判定部195が判定した場合、判定結果出力部196は、移動体が旋回しているという判定結果を出力する。なお、判定結果出力部196は、異常値判定部192が出力したジャイロ角速度を移動体の角速度として出力することにより、移動体が旋回していると判定した判定結果を表わす構成としてもよい。移動体が旋回していないと判定した場合は、ジャイロ角速度を出力しないことにより、その判定結果を表わす構成でもよいし、移動体の角速度として0を出力することにより、移動体が旋回していないと判定した判定結果を表わす構成でもよい。   The turning determination unit 142 includes a determination result output unit 196. When the number determination unit 195 determines that the continuous determination number is equal to or greater than the integer M ′, the determination result output unit 196 outputs a determination result that the moving body is turning. The determination result output unit 196 may be configured to represent a determination result that is determined that the moving body is turning by outputting the gyro angular velocity output from the abnormal value determining unit 192 as the angular velocity of the moving body. If it is determined that the moving body is not turning, the gyro angular velocity may not be output, and the determination result may be expressed. Alternatively, the moving body is not turning by outputting 0 as the angular velocity of the moving body. The structure showing the determination result determined as may be used.

図9は、この実施の形態における旋回判定部142の動作を説明するための図である。
ジャイロ角速度ωが角速度ωmaxより大きい場合は、異常値判定部192が除去し、その時刻におけるジャイロ角速度は、欠測扱いとなる。閾値比較部193は、異常値判定部192が出力したジャイロ角速度を閾値ωminと比較する。閾値比較部193の比較結果に基づいて、回数判定部195が連続判定回数を算出し、判定結果出力部196が出力する判定結果が定まる。なお、異常値判定部192が除去した場合も含めてジャイロ角速度が欠測の場合は、閾値比較部193が比較そのものを行わないので、回数判定部195による連続判定回数の算出には影響しない。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the turning determination unit 142 in this embodiment.
When the gyro angular velocity ω J is larger than the angular velocity ω max , the abnormal value determination unit 192 removes the gyro angular velocity at that time and is treated as missing measurement. The threshold value comparison unit 193 compares the gyro angular velocity output from the abnormal value determination unit 192 with the threshold value ω min . Based on the comparison result of the threshold comparison unit 193, the number determination unit 195 calculates the number of continuous determinations, and the determination result output by the determination result output unit 196 is determined. In addition, when the gyro angular velocity is missing including the case where the abnormal value determination unit 192 is removed, the threshold comparison unit 193 does not perform the comparison itself, so that the calculation of the number of continuous determinations by the number determination unit 195 is not affected.

図10は、この実施の形態におけるモデル選択部132の構成の一例を示す詳細ブロック図である。   FIG. 10 is a detailed block diagram showing an example of the configuration of the model selection unit 132 in this embodiment.

モデル選択部132は、モデル確率記憶部213を有する。モデル確率記憶部213は、追尾フィルタ131a〜131cそれぞれについて、その追尾フィルタ131が持っている運動モデルが、移動体の実際の運動に合致している確率を記憶している。モデル確率記憶部213が記憶している確率を「モデル確率」と呼ぶ。   The model selection unit 132 includes a model probability storage unit 213. The model probability storage unit 213 stores, for each of the tracking filters 131a to 131c, the probability that the motion model possessed by the tracking filter 131 matches the actual motion of the moving object. The probability stored in the model probability storage unit 213 is referred to as “model probability”.

モデル選択部132は、重付平均算出部215を有する。重付平均算出部215は、モデル確率記憶部213が記憶したモデル確率に基づいて、各追尾フィルタ131a〜131cが推定した追尾位置などを合成して、推定位置などを算出する。重付平均算出部215は、例えば、次の式の右辺を計算することにより、推定位置などを算出する。

Figure 0005419784
ただし、x^は、重付平均算出部215が算出する推定位置などを表わす推定値ベクトルである。推定値ベクトルx^は、k次の列ベクトルである。X^は、追尾値行列である。追尾値行列X^は、k行j列の行列である。追尾値行列X^のi列目(iは1以上j以下の整数。)は、i番目の追尾フィルタ131の追尾値ベクトルx^である。追尾値行列X^の列数jは、運動モデルの数である。追尾値ベクトルx^は、k次の列ベクトルである。追尾値ベクトルの各要素は、その追尾フィルタ131が推定した推定位置の座標などである。pは、モデル確率ベクトルである。モデル確率ベクトルは、j次の列ベクトルである。モデル確率ベクトルのi行目の要素は、i番目の追尾フィルタ131が持っている運動モデルのモデル確率である。
この式は、各運動モデルの追尾値を、モデル確率により重み付けして合成して、推定値を算出することを意味する。 The model selection unit 132 includes a weighted average calculation unit 215. The weighted average calculation unit 215 synthesizes the tracking positions estimated by the tracking filters 131a to 131c based on the model probabilities stored in the model probability storage unit 213, and calculates an estimated position and the like. For example, the weighted average calculation unit 215 calculates an estimated position by calculating the right side of the following expression.
Figure 0005419784
However, x ^ is an estimated value vector representing the estimated position calculated by the weighted average calculating unit 215. The estimated value vector x ^ is a k-th order column vector. X ^ is a tracking value matrix. The tracking value matrix X ^ is a matrix with k rows and j columns. The i-th column (i is an integer of 1 to j) of the tracking value matrix X ^ is a tracking value vector x ^ i of the i-th tracking filter 131. The number of columns j of the tracking value matrix X ^ is the number of motion models. The tracking value vector x ^ i is a k-th order column vector. Each element of the tracking value vector is the coordinates of the estimated position estimated by the tracking filter 131. p is a model probability vector. The model probability vector is a j-th order column vector. The i-th element of the model probability vector is the model probability of the motion model possessed by the i-th tracking filter 131.
This equation means that the estimated value is calculated by combining the tracking value of each motion model by weighting the model probability.

モデル選択部132は、推移確率記憶部211を有する。推移確率記憶部211は、2つの追尾フィルタ131のペアそれぞれについて、移動体の実際の運動が、第一の追尾フィルタ131が持っている運動モデルに合致している状態から、第二の追尾フィルタ131が持っている運動モデルに合致している状態へ推移する確率(モデル間の推移確率パラメータ)を記憶している。推移確率記憶部211が記憶している確率を「推移確率」と呼ぶ。   The model selection unit 132 includes a transition probability storage unit 211. For each pair of the two tracking filters 131, the transition probability storage unit 211 starts from the state in which the actual motion of the moving object matches the motion model of the first tracking filter 131. 131 stores a probability of transition to a state that matches the motion model of 131 (a transition probability parameter between models). The probability stored in the transition probability storage unit 211 is referred to as “transition probability”.

モデル選択部132は、モデル確率更新部214(重み算出装置)を有する。モデル確率更新部214は、推移確率記憶部211が記憶した推移確率に基づいて、モデル確率記憶部213が記憶したモデル確率を更新する。モデル確率更新部214は、例えば、次の式の右辺を計算することにより、モデル確率を更新する。

Figure 0005419784
ただし、PT,kは、時刻kにおける推移確率行列である。推移確率行列Pは、j次の正方行列である。推移確率行列PT,kのa行b列の要素(a及びbは、1以上j以下の整数。)は、b番目の追尾フィルタ131からa番目の追尾フィルタ131への推移確率である。なお、aとbとが等しい場合は、その追尾フィルタ131の運動モデルが維持される確率を表わす。推移確率行列PT,kの次数jは、運動モデルの数である。 The model selection unit 132 includes a model probability update unit 214 (weight calculation device). The model probability update unit 214 updates the model probability stored by the model probability storage unit 213 based on the transition probability stored by the transition probability storage unit 211. The model probability update unit 214 updates the model probability by calculating the right side of the following expression, for example.
Figure 0005419784
Here, P T, k is a transition probability matrix at time k. The transition probability matrix P is a j-th order square matrix. The elements of row a and column b of transition probability matrix PT, k (a and b are integers of 1 to j) are transition probabilities from b-th tracking filter 131 to a-th tracking filter 131. When a and b are equal, it represents the probability that the motion model of the tracking filter 131 is maintained. The order j of the transition probability matrix P T, k is the number of motion models.

モデル選択部132は、推移確率更新部212を有する。推移確率更新部212は、運動状態判定部140が判定した運動状態に基づいて、推移確率記憶部211が記憶した推移確率を更新する。   The model selection unit 132 includes a transition probability update unit 212. The transition probability update unit 212 updates the transition probability stored in the transition probability storage unit 211 based on the exercise state determined by the exercise state determination unit 140.

図11は、この実施の形態における推移確率更新部212の動作の例を説明するための図である。
推移確率更新部212は、旋回判定部142が出力したジャイロ角速度を入力する。推移確率更新部212は、入力したジャイロ角速度を、所定の累積区間において積分する。
FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the operation of the transition probability update unit 212 in this embodiment.
The transition probability update unit 212 inputs the gyro angular velocity output from the turning determination unit 142. The transition probability update unit 212 integrates the input gyro angular velocity in a predetermined accumulation interval.

図12は、この実施の形態における推移確率更新部212が更新する推移確率の例を示す図である。
例えば、運動モデルが2つあり、運動モデルAは等速直線運動モデル、運動モデルBは旋回運動モデルであるとする。推移確率更新部212は、例えば、ジャイロ角速度を積分した値を用いて、運動モデルAから運動モデルBへの推移確率pA→Bを段階的に変化させる。時間方向の累積値を用いることにより、ジャイロ角速度のデータが欠落した場合に、推移確率が急激に変動するのを防ぐ。推移確率更新部212は、例えば、次の式の右辺を計算することにより、推移確率pA→Bを算出する。

Figure 0005419784
ただし、pminは、推移確率の下限値である。pmaxは、推移確率の上限値である。下限値pmin及び上限値pmaxは、あらかじめ定めた0以上1以下の実数である。
この式によれば、累積区間におけるジャイロ角速度ωの合計が、移動体の性能限界値である角速度の最大値ωmax以上の場合、推移確率更新部212は、推移確率pA→Bを上限値pmaxとする。また、累積区間におけるジャイロ角速度ωの合計が0の場合、推移確率更新部212は、推移確率pA→Bを下限値pminとする。累積区間におけるジャイロ角速度ωの合計が0と最大値ωmaxとの間である場合、推移確率更新部212は、推移確率pA→Bを、下限値pminと上限値pmaxとの間の値とする。 FIG. 12 is a diagram showing an example of the transition probability updated by the transition probability update unit 212 in this embodiment.
For example, it is assumed that there are two motion models, the motion model A is a constant velocity linear motion model, and the motion model B is a turning motion model. The transition probability updating unit 212 changes the transition probability p A → B from the motion model A to the motion model B stepwise using, for example, a value obtained by integrating the gyro angular velocity. By using the accumulated value in the time direction, when the gyro angular velocity data is missing, the transition probability is prevented from changing abruptly. The transition probability update unit 212 calculates the transition probability p A → B by calculating the right side of the following expression, for example.
Figure 0005419784
However, p min is a lower limit value of the transition probability. p max is an upper limit value of the transition probability. The lower limit value p min and the upper limit value p max are predetermined real numbers of 0 or more and 1 or less.
According to this equation, when the sum of the gyro angular velocities ω J in the cumulative section is equal to or greater than the maximum angular velocity ω max that is the performance limit value of the moving object, the transition probability updating unit 212 limits the transition probability p A → B to the upper limit. Let the value p max . When the total of the gyro angular velocities ω J in the cumulative section is 0, the transition probability update unit 212 sets the transition probability p A → B as the lower limit value p min . When the sum of the gyro angular velocities ω J in the cumulative interval is between 0 and the maximum value ω max , the transition probability update unit 212 sets the transition probability p A → B between the lower limit value p min and the upper limit value p max. The value of

なお、モデル選択部132は、追尾フィルタ131が推定した追尾位置などを重み付け平均して、推定位置などを算出するのではなく、追尾フィルタ131のなかから1つを選択して、選択した追尾フィルタ131が推定した追尾位置などを、推定位置などとする構成であってもよい。
例えば、重付平均算出部215に代えて、フィルタ選択部を設ける。フィルタ選択部は、モデル確率記憶部213が記憶したモデル確率に基づいて、モデル確率が最も高い運動モデルを持つ追尾フィルタ131を選択する。フィルタ選択部は、選択した追尾フィルタ131が推定した追尾位置などを、推定位置などとして出力する。
モデル選択部132は、更に、簡略化した構成として、推移確率パラメータを用いずにモデルを切り替える構成であってもよい。例えば、モデル選択部132は、累積区間の間に旋回判定部142が判定した判定結果に基づいて、移動体が旋回していると判定した回数の割合を算出する。モデル選択部132は、算出した割合が所定の割合を超える場合、旋回運動モデルを持つ追尾フィルタ131を選択し、算出した割合が所定の割合未満の場合、等速直線運動モデルを持つ追尾フィルタ131を選択する。モデル選択部132は、選択した追尾フィルタ131が推定した追尾位置などを、推定位置などとして出力する。
Note that the model selection unit 132 does not perform weighted averaging of the tracking position estimated by the tracking filter 131 and calculate the estimated position, but selects one of the tracking filters 131 and selects the selected tracking filter. The tracking position estimated by 131 may be used as the estimated position.
For example, a filter selection unit is provided instead of the weighted average calculation unit 215. The filter selection unit selects the tracking filter 131 having the motion model with the highest model probability based on the model probability stored in the model probability storage unit 213. The filter selection unit outputs the tracking position estimated by the selected tracking filter 131 as the estimated position.
Further, the model selection unit 132 may be configured to switch models without using the transition probability parameter as a simplified configuration. For example, the model selection unit 132 calculates the ratio of the number of times that the mobile body is determined to be turning based on the determination result determined by the turning determination unit 142 during the cumulative interval. The model selection unit 132 selects the tracking filter 131 having the turning motion model when the calculated ratio exceeds the predetermined ratio, and the tracking filter 131 having the constant velocity linear motion model when the calculated ratio is less than the predetermined ratio. Select. The model selection unit 132 outputs the tracking position estimated by the selected tracking filter 131 as the estimated position.

運動状態外挿部180は、モデル選択部132が算出した推定位置などと、旋回判定部142が出力したジャイロ角速度ωとに基づいて、移動体の将来の位置を予測する。運動状態外挿部180は、例えば、次の式の右辺を計算することにより、時刻tにおける移動体の位置などの予測値を算出する。

Figure 0005419784
ただし、Fは、移動体が等速直線運動をしているという運動モデルにおける状態遷移行列である。Fは、移動体が角速度ωで旋回運動をしているという運動モデルにおける状態遷移行列である。tは、モデル選択部132が算出した最新の推定位置などの時刻である。
この式は、追尾部130が算出した最新の推定位置などに基づいて、移動体が旋回していないと旋回判定部142が判定した場合は、等速直線運動モデルを用いて移動体の運動状態を外挿し、移動体が旋回していると旋回判定部142が判定した場合は、旋回モデルを用いて移動体の運動状態を外挿することにより、移動体の位置を予測することを意味する。 The motion state extrapolation unit 180 predicts the future position of the moving object based on the estimated position calculated by the model selection unit 132 and the gyro angular velocity ω J output from the turning determination unit 142. Motion state extrapolator 180, for example, by calculating the right side of the following equation to calculate the predicted values such as the position of the moving object at time t p.
Figure 0005419784
However, F 0 is a state transition matrix in a motion model in which the moving body is in a constant velocity linear motion. F J is a state transition matrix in a motion model in which the moving body performs a turning motion at an angular velocity ω J. t 2 is the time such as the latest estimated position calculated by the model selection unit 132.
When the turning determination unit 142 determines that the moving body is not turning based on the latest estimated position calculated by the tracking unit 130, the equation indicates that the moving state of the moving body is based on a constant velocity linear motion model. When the turning determination unit 142 determines that the moving body is turning, it means that the position of the moving body is predicted by extrapolating the motion state of the moving body using the turning model. .

図13は、この実施の形態における運動状態外挿部180の動作を説明するための図である。   FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the motion state extrapolation unit 180 in this embodiment.

旋回判定部142は、ジャイロセンサ820がジャイロ角速度を観測するたびに、移動体が旋回しているか否かを判定するので、移動体が旋回しているか否かを旋回判定部142が判定する間隔は、一般に、モデル選択部132が推定位置などを算出する間隔よりも短い。このため、モデル選択部132が算出した最新の推定位置などの時刻tよりも後に、旋回判定部142による判定が変わる場合がある。例えば、この図のように、時刻tにおいて、移動体が旋回していないと旋回判定部142が判定していたが、時刻t以降は、移動体が旋回していると旋回判定部142が判定したとする。その場合、運動状態外挿部180は、例えば、次の式の右辺を計算することにより、時刻tにおける移動体の位置などを予測する。

Figure 0005419784
この式は、追尾部130が算出した時刻tにおける推定位置などに基づいて、等速直線運動モデルを用いて時刻tにおける推定位置などを算出し、算出した時刻tの推定位置などに基づいて、旋回運動モデルを用いて時刻tにおける推定することを意味している。 Since the turning determination unit 142 determines whether or not the moving body is turning every time the gyro sensor 820 observes the gyro angular velocity, the turning determination unit 142 determines whether or not the moving body is turning. Is generally shorter than the interval at which the model selection unit 132 calculates the estimated position and the like. Therefore, after time t 2, such as the most recent estimated position of the model selection unit 132 is calculated, which may vary the judgment by the turning decision unit 142. For example, as shown in this figure, at time t 2, the while moving entity and does not pivot turning decision unit 142 had been determined, the time t 1 later, turning the mobile is turning determination section 142 Is determined. In that case, the motion state extrapolator 180, for example, by calculating the right side of the following equation, predicts the position or the like of the moving object at time t p.
Figure 0005419784
This equation, on the basis of such estimated position at time t 2 the tracking unit 130 is calculated, to calculate the like estimated position at time t 1 with a uniform linear motion model, such as the estimated position of the calculated time t 1 based on, which means that the estimated at time t p with a swirling motion model.

なお、ジャイロ角速度のランダムな観測誤差を取り除くため、カルマンフィルタなどによって平滑化したジャイロ角速度に基づいて、運動状態外挿部180は、移動体の位置を予測する構成であってもよい。   In addition, in order to remove a random observation error of the gyro angular velocity, the motion state extrapolation unit 180 may be configured to predict the position of the moving body based on the gyro angular velocity smoothed by a Kalman filter or the like.

目標追尾装置100は、複数の異なる運動モデルで構成される追尾フィルタ131を用いて目標(移動体)の観測値から推定値を算出し、ジャイロの角速度から運動状態を判別して、運動状態に基づいて目標の将来位置を予測する。
運動状態判定部140は、ジャイロの角速度を追尾部130で算出した角速度を用いてバイアス補正し、バイアス補正後の角速度を用いて運動状態を判別する。
追尾部130は、運動状態から適切な運動モデルを選択し、推定値を算出する。
運動状態外挿部180は、推定値と運動状態に基づいて時間外挿する。
センサ観測位置から算出した角速度を用いて、ジャイロの角速度に生じるバイアス誤差を除去し、補正後の角速度を用いることで、より早く目標の運動変化を検出し、目標の運動に応じた適切な運動モデルに基づく精度の高い予測をすることができる。
The target tracking device 100 calculates an estimated value from the observed value of the target (moving body) using the tracking filter 131 composed of a plurality of different motion models, discriminates the motion state from the angular velocity of the gyro, and enters the motion state. Based on this, predict the future position of the target.
The motion state determination unit 140 performs bias correction on the angular velocity of the gyro using the angular velocity calculated by the tracking unit 130, and determines the motion state using the angular velocity after the bias correction.
The tracking unit 130 selects an appropriate motion model from the motion state and calculates an estimated value.
The motion state extrapolation unit 180 extrapolates time based on the estimated value and the motion state.
Using the angular velocity calculated from the sensor observation position, the bias error that occurs in the angular velocity of the gyroscope is removed, and the corrected angular velocity is used to detect the change in the target's motion faster, and the appropriate motion according to the target's motion Precise prediction based on the model can be performed.

運動状態判定部140は、追尾部130から得られる推定位置からジャイロの角速度および追尾部の角速度のそれぞれで時間外挿して算出した予測値の差分を予測誤差共分散行列を用いたカイ二乗判定によって、同一とみなされない場合はジャイロの角速度に含まれるバイアス誤差推定を行う。   The motion state determination unit 140 performs the chi-square determination using the prediction error covariance matrix on the difference between the prediction values calculated by extrapolating the gyro angular velocity and the tracking unit angular velocity from the estimated position obtained from the tracking unit 130. If they are not regarded as the same, a bias error included in the angular velocity of the gyro is estimated.

運動状態判定部140は、ジャイロの角速度に含まれるバイアス誤差をカルマンフィルタによって推定する。   The motion state determination unit 140 estimates a bias error included in the angular velocity of the gyro using a Kalman filter.

運動状態判定部140は、ジャイロの角速度の中で運動性能データベースの性能限界値を超える値を除去する。   The motion state determination unit 140 removes a value exceeding the performance limit value of the motion performance database in the angular velocity of the gyro.

運動状態判定部140は、ジャイロの角速度の観測時刻と追尾部の推定時刻が異なる場合、観測時刻と推定時刻の差を時間外挿することで、ジャイロ角速度の観測時刻に追尾推定値の時刻を合わせる。   When the observation time of the gyro angular velocity and the estimation time of the tracking unit are different from each other, the motion state determination unit 140 extrapolates the difference between the observation time and the estimation time to set the time of the tracking estimation value to the observation time of the gyro angular velocity. Match.

追尾部130は、運動状態判定部140で算出された角速度を用いてモデル推移確率を変更する。   The tracking unit 130 changes the model transition probability using the angular velocity calculated by the motion state determination unit 140.

追尾部130は、運動状態判定部140で算出された角速度が大きい場合は旋回運動モデルもしくは加速度運動モデルへ変更する。   The tracking unit 130 changes to a turning motion model or an acceleration motion model when the angular velocity calculated by the motion state determination unit 140 is large.

運動状態外挿部180は、運動状態判定部140で算出された角速度を用いて時間外挿した位置を出力する。   The motion state extrapolation unit 180 outputs a position extrapolated in time using the angular velocity calculated by the motion state determination unit 140.

運動状態外挿部180は、運動状態判定部140で算出された角速度を平滑処理した値を用いて時間外挿した位置を出力する。   The motion state extrapolation unit 180 outputs a position extrapolated in time using a value obtained by smoothing the angular velocity calculated by the motion state determination unit 140.

運動状態外挿部180は、運動状態判定部140で旋回と判定された時刻までは等速直線運動モデルに基づく時間外挿を行い,旋回判定された時刻から所望の時刻までは前記運動状態判定部140で算出された角速度を用いて時間外挿した位置を出力する。   The motion state extrapolation unit 180 performs time extrapolation based on the constant velocity linear motion model until the time when the motion state determination unit 140 determines to turn, and determines the motion state from the time when the turn is determined to the desired time. The position extrapolated in time using the angular velocity calculated by the unit 140 is output.

追尾部130は、レーダもしくはGPSなどのセンサから得られる観測位置より複数の運動モデルに基づく追尾処理を実施して目標の推定位置を計算する。運動状態判定部140は、追尾部130で推定した角速度からジャイロセンサから得られる角速度のバイアス誤差を補正して、その角速度より目標の旋回を判定する。運動状態外挿部180は、運動フェーズに基づいた時間外挿によって将来位置を予測する。
これにより、目標が等速直線運動と仮定して将来位置を算出する場合と比較して、目標旋回時でも、位置予測精度を高くすることができる。また、ジャイロセンサから得られる角速度にバイアス誤差がある場合でも、位置予測精度を高くすることができる。
The tracking unit 130 calculates a target estimated position by performing tracking processing based on a plurality of motion models from observation positions obtained from sensors such as radar or GPS. The motion state determination unit 140 corrects the bias error of the angular velocity obtained from the gyro sensor from the angular velocity estimated by the tracking unit 130, and determines the target turning from the angular velocity. The motion state extrapolation unit 180 predicts the future position by time extrapolation based on the motion phase.
Thereby, compared with the case where a future position is calculated on the assumption that the target is a uniform linear motion, the position prediction accuracy can be increased even during the target turning. Further, even when there is a bias error in the angular velocity obtained from the gyro sensor, the position prediction accuracy can be increased.

予測装置(目標追尾装置100)は、位置観測装置(観測装置810)が観測した観測対象(移動体)の位置と、角速度観測装置(ジャイロセンサ820)が観測した上記観測対象の角速度(ジャイロ角速度)とに基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
上記予測装置(100)は、角速度誤差推定装置(角速度誤差推定部146)と、角速度補正装置(角速度補正部147)と、予測位置算出装置(モデル選択部132、運動状態外挿部180)とを有する。
上記角速度誤差推定装置(146)は、上記位置観測装置(810)が観測した位置に基づいて、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度の誤差を推定する。
上記角速度補正装置(角速度補正部147)は、上記角速度誤差推定装置(146)が推定した誤差に基づいて、上記角速度観測装置(810)が観測した角速度を補正する。
上記予測位置算出装置(132,180)は、上記角速度補正装置(147)が補正した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
角速度観測装置が観測した角速度の誤差を補正した精度の高い角速度に基づいて、観測対象の将来の位置を予測するので、観測対象が旋回している場合でも観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。
The prediction device (target tracking device 100) includes the position of the observation target (moving body) observed by the position observation device (observation device 810) and the angular velocity (gyro angular velocity) of the observation target observed by the angular velocity observation device (gyro sensor 820). ) To predict the future position of the observation target.
The prediction device (100) includes an angular velocity error estimation device (angular velocity error estimation unit 146), an angular velocity correction device (angular velocity correction unit 147), and a predicted position calculation device (model selection unit 132, motion state extrapolation unit 180). Have
The angular velocity error estimation device (146) estimates an error in angular velocity observed by the angular velocity observation device (820) based on the position observed by the position observation device (810).
The angular velocity correction device (angular velocity correction unit 147) corrects the angular velocity observed by the angular velocity observation device (810) based on the error estimated by the angular velocity error estimation device (146).
The predicted position calculation device (132, 180) predicts the future position of the observation target based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device (147).
Since the future position of the observation target is predicted based on the highly accurate angular velocity corrected for the error of the angular velocity observed by the angular velocity observation device, the future position of the observation target can be accurately determined even when the observation target is turning. Can be predicted.

上記予測装置(100)は、角速度誤差記憶装置(バイアス補正値メモリ150)を有する。
上記角速度誤差推定装置(146)は、所定の条件を満たす場合に、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度の誤差を推定する。
上記角速度誤差記憶装置(150)は、上記角速度誤差推定装置(146)が推定した誤差を記憶する。
上記角速度補正装置(147)は、上記角速度誤差記憶装置(150)が記憶した誤差に基づいて、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度を補正する。
所定の条件を満たす場合のみ、角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定し、それ以外の場合は、角速度誤差記憶装置が記憶した誤差を用いて、角速度観測装置が観測した角速度の誤差を補正するので、例えば、位置観測装置が観測した観測位置の精度が低い場合に、角速度の誤差の推定精度が落ちるのを防ぐことができる。
The prediction device (100) includes an angular velocity error storage device (bias correction value memory 150).
The angular velocity error estimation device (146) estimates an error in angular velocity observed by the angular velocity observation device (820) when a predetermined condition is satisfied.
The angular velocity error storage device (150) stores the error estimated by the angular velocity error estimation device (146).
The angular velocity correction device (147) corrects the angular velocity observed by the angular velocity observation device (820) based on the error stored in the angular velocity error storage device (150).
The error of the angular velocity observed by the angular velocity observation device is estimated only when a predetermined condition is satisfied. In other cases, the error of the angular velocity observed by the angular velocity observation device is corrected using the error stored in the angular velocity error storage device. Therefore, for example, when the accuracy of the observation position observed by the position observation device is low, it is possible to prevent the estimation accuracy of the angular velocity error from being lowered.

上記予測装置(100)は、追尾装置(追尾部130)と、条件判定装置(条件判定部145)とを有する。
上記追尾装置(130)は、上記位置観測装置(810)が観測した位置に基づいて、上記観測対象の角速度を推定する。
上記条件判定装置(145)は、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度と上記追尾装置(130)が推定した角速度とに基づいて、所定の条件を満たすか否かを判定する。
上記角速度誤差推定装置(146)は、上記所定の条件を満たすと上記条件判定装置(145)が判定した場合に、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度の誤差を推定する。
位置観測装置が観測した位置に基づいて観測対象の角速度を推定し、角速度の誤差を推定する条件を満たすか判定するので、例えば、観測対象の角速度の推定精度が低い場合に、角速度の誤差の推定精度が落ちるのを防ぐことができる。
The prediction device (100) includes a tracking device (tracking unit 130) and a condition determining device (condition determining unit 145).
The tracking device (130) estimates the angular velocity of the observation target based on the position observed by the position observation device (810).
The condition determination device (145) determines whether or not a predetermined condition is satisfied based on the angular velocity observed by the angular velocity observation device (820) and the angular velocity estimated by the tracking device (130).
The angular velocity error estimation device (146) estimates an error in angular velocity observed by the angular velocity observation device (820) when the condition determination device (145) determines that the predetermined condition is satisfied.
Estimate the angular velocity of the observation target based on the position observed by the position observation device, and determine whether the condition for estimating the angular velocity error is satisfied.For example, if the estimation accuracy of the angular velocity of the observation target is low, the angular velocity error It is possible to prevent the estimation accuracy from being lowered.

上記予測装置(100)は、推定角速度位置予測装置(推定角速度位置予測部144)と、観測角速度位置予測装置(観測角速度位置予測部143)とを有する。
上記推定角速度位置予測装置(144)は、上記追尾装置(130)が推定した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
上記観測角速度位置予測装置(143)は、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
上記条件判定装置(145)は、上記推定角速度位置予測装置(144)が予測した位置と、上記観測角速度位置予測装置(143)が予測した位置とに基づいて、上記所定の条件を満たすか否かを判定する。
推定した観測対象の角速度に基づいて予測した観測対象の位置と、観測した角速度に基づいて予測した観測対象の位置とに基づいて、角速度の誤差を推定する条件を満たすか判定するので、例えば、観測対象の位置の予測精度が低い場合に、角速度の誤差の推定精度が落ちるのを防ぐことができる。
The prediction device (100) includes an estimated angular velocity position prediction device (estimated angular velocity position prediction unit 144) and an observation angular velocity position prediction device (observation angular velocity position prediction unit 143).
The estimated angular velocity position predicting device (144) predicts the future position of the observation target based on the angular velocity estimated by the tracking device (130).
The observation angular velocity position prediction device (143) predicts the future position of the observation target based on the angular velocity observed by the angular velocity observation device (820).
The condition determination device (145) determines whether the predetermined condition is satisfied based on the position predicted by the estimated angular velocity position prediction device (144) and the position predicted by the observation angular velocity position prediction device (143). Determine whether.
Based on the position of the observation target predicted based on the estimated angular velocity of the observation target and the position of the observation target predicted based on the observed angular velocity, it is determined whether the condition for estimating the error in angular velocity is satisfied. When the prediction accuracy of the position to be observed is low, it is possible to prevent the estimation accuracy of the angular velocity error from being lowered.

上記条件判定装置(145)は、上記推定角速度位置予測装置(144)が予測した位置と、上記観測角速度位置予測装置(143)が予測した位置との間に有意な差があるか否かを検定する。
上記角速度誤差推定装置(146)は、上記推定角速度位置予測装置(144)が予測した位置と、上記観測角速度位置予測装置(143)が予測した位置との間に有意な差があると上記条件判定装置(145)が判定した場合に、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度の誤差を推定する。
2つの予測位置の間に有意な差があるか否かを検定して、角速度の誤差を推定する条件を満たすか判定するので、角速度の誤差を推定する必要がある場合のみ、角速度の誤差を推定することができ、計算負荷を減らすことができる。
The condition determining device (145) determines whether or not there is a significant difference between the position predicted by the estimated angular velocity position predicting device (144) and the position predicted by the observed angular velocity position predicting device (143). Test.
The angular velocity error estimator (146) determines that there is a significant difference between the position predicted by the estimated angular velocity position predictor (144) and the position predicted by the observed angular velocity position predictor (143). When the determination device (145) determines, an error in angular velocity observed by the angular velocity observation device (820) is estimated.
Since it is tested whether there is a significant difference between the two predicted positions to determine whether the condition for estimating the angular velocity error is satisfied, the angular velocity error can be calculated only when the angular velocity error needs to be estimated. Can be estimated, and the calculation load can be reduced.

上記予測装置(100)は、直線位置推定装置(追尾フィルタ131)を有する。
上記直線位置推定装置(131)は、上記観測対象が直線運動をしているものとして、上記位置観測装置(810)が観測した位置に基づいて、上記観測対象の位置を推定する。
上記予測位置算出装置(132,180)は、上記観測対象が旋回していないと上記旋回判定装置(142)が判定した場合に、上記直線位置推定装置(131)が推定した位置に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
観測対象が旋回していないと判定した場合は、直線運動モデルに基づいて推定した位置に基づいて、観測対象の将来の位置を予測するので、予測精度を高めることができる。
The prediction device (100) includes a linear position estimation device (tracking filter 131).
The linear position estimation device (131) estimates the position of the observation target based on the position observed by the position observation device (810), assuming that the observation target is in a linear motion.
The predicted position calculation device (132, 180) is based on the position estimated by the linear position estimation device (131) when the turning determination device (142) determines that the observation target is not turning. Predict the future position of the observation target.
When it is determined that the observation target is not turning, the future position of the observation target is predicted based on the position estimated based on the linear motion model, so that the prediction accuracy can be improved.

上記予測装置(100)は、複数の所定角速度位置推定装置(追尾フィルタ131)を有する。
上記複数の所定角速度位置推定装置(131)は、それぞれ異なる所定の角速度で上記観測対象が旋回運動しているものとして、上記位置観測装置(810)が観測した位置に基づいて、上記観測対象の位置を推定する。
上記予測位置算出装置(132,180)は、上記角速度補正装置(147)が補正した角速度と、上記複数の所定角速度位置推定装置(131)が推定した位置とに基づいて、上記観測対象の位置を算出し、算出した上記観測対象の位置に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
所定の角速度の旋回運動モデルに基づいて観測対象の位置を推定するので、計算負荷を減らすことができる。また、補正した角速度と、複数の所定角速度位置推定装置が推定した位置とに基づいて、観測対象の位置を算出するので、観測対象の位置を高い精度で推定することができ、観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。
The prediction device (100) includes a plurality of predetermined angular velocity position estimation devices (tracking filters 131).
The plurality of predetermined angular velocity position estimators (131) assume that the observation target is turning at different predetermined angular velocities, and based on the positions observed by the position observation device (810), Estimate the position.
The predicted position calculation device (132, 180) is configured to detect the position of the observation target based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device (147) and the positions estimated by the plurality of predetermined angular velocity position estimation devices (131). And the future position of the observation target is predicted based on the calculated position of the observation target.
Since the position of the observation target is estimated based on the turning motion model having a predetermined angular velocity, the calculation load can be reduced. In addition, since the position of the observation target is calculated based on the corrected angular velocity and the positions estimated by a plurality of predetermined angular velocity position estimation devices, the position of the observation target can be estimated with high accuracy, and the future of the observation target can be estimated. Can be predicted with high accuracy.

上記予測装置(100)は、重み算出装置(モデル確率更新部214)を有する。
上記重み算出装置(214)は、上記角速度補正装置(147)が補正した角速度に基づいて、上記複数の所定角速度位置推定装置(131)それぞれの重み付け(モデル確率)を算出する。
上記予測位置算出装置(重付平均算出部215)は、上記重み算出装置(214)が算出した重み付けにしたがって、上記複数の所定角速度位置推定装置(131)それぞれが推定した位置を合成して、上記観測対象の位置を算出する。
補正した角速度に基づいて算出した重み付けに基づいて、複数の所定角速度位置推定装置が推定した位置を合成するので、観測対象の位置を高い精度で推定することができ、観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。
The prediction device (100) includes a weight calculation device (model probability update unit 214).
The weight calculation device (214) calculates a weight (model probability) for each of the plurality of predetermined angular velocity position estimation devices (131) based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device (147).
The predicted position calculation device (weighted average calculation unit 215) combines the positions estimated by the plurality of predetermined angular velocity position estimation devices (131) according to the weight calculated by the weight calculation device (214), The position of the observation target is calculated.
Based on the weighting calculated based on the corrected angular velocity, the positions estimated by a plurality of predetermined angular velocity position estimation devices are combined, so that the position of the observation target can be estimated with high accuracy, and the future position of the observation target can be determined. It can be predicted with high accuracy.

上記予測装置(100)は、旋回判定装置(旋回判定部142)を有する。
上記旋回判定装置(142)は、上記角速度補正装置(147)が補正した角速度に基づいて、上記観測対象(移動体)が旋回しているか否かを判定する。
上記予測位置算出装置(132,180)は、上記旋回判定装置(142)が判定した結果に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
旋回判定装置の判定結果に基づいて、観測対象の将来の位置を予測するので、観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。
The prediction device (100) includes a turning determination device (turning determination unit 142).
The turning determination device (142) determines whether or not the observation target (moving body) is turning based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device (147).
The predicted position calculation device (132, 180) predicts the future position of the observation target based on the result determined by the turning determination device (142).
Since the future position of the observation target is predicted based on the determination result of the turning determination device, the future position of the observation target can be predicted with high accuracy.

上記予測位置算出装置(フィルタ選択部)は、上記角速度補正装置(147)が補正した角速度に基づいて、上記複数の所定角速度位置推定装置(131)のなかから、採用する所定角速度位置推定装置(131)を選択し、選択した所定角速度位置推定装置(131)が推定した位置に基づいて、上記観測対象の将来の位置を算出する。
補正した角速度に基づいて、複数の所定角速度位置推定装置が推定した位置のなかから観測対象の位置を選択するので、観測対象の位置を高い精度で推定することができ、観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。
Based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device (147), the predicted position calculation device (filter selection unit) selects a predetermined angular velocity position estimation device (from among the plurality of predetermined angular velocity position estimation devices (131)). 131) is selected, and the future position of the observation target is calculated based on the position estimated by the selected predetermined angular velocity position estimation device (131).
Based on the corrected angular velocity, the position of the observation target is selected from the positions estimated by a plurality of predetermined angular velocity position estimation devices, so that the position of the observation target can be estimated with high accuracy, and the future position of the observation target can be estimated. Can be predicted with high accuracy.

予測システム(追尾システム800)は、観測対象の位置を観測する位置観測装置(810)と、上記観測対象の角速度を観測する角速度観測装置(820)と、予測装置(100)とを有する。
角速度観測装置が観測した角速度の誤差を補正した精度の高い角速度に基づいて、観測対象の将来の位置を予測するので、観測対象が旋回している場合でも観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。
The prediction system (tracking system 800) includes a position observation device (810) that observes the position of the observation target, an angular velocity observation device (820) that observes the angular velocity of the observation target, and a prediction device (100).
Since the future position of the observation target is predicted based on the highly accurate angular velocity corrected for the error of the angular velocity observed by the angular velocity observation device, the future position of the observation target can be accurately determined even when the observation target is turning. Can be predicted.

上記予測装置(100)が、位置観測装置(810)が観測した観測対象の位置と、角速度観測装置(820)が観測した上記観測対象の角速度とに基づいて、観測対象の将来の位置を予測する予測方法は、以下の工程を有する。
上記角速度誤差推定装置(146)が、上記位置観測装置(810)が観測した位置に基づいて、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度の誤差を推定する。
上記角速度補正装置(147)が、上記角速度誤差推定装置(146)が推定した誤差に基づいて、上記角速度観測装置(820)が観測した角速度を補正する。
上記予測位置算出装置(132,180)が、上記角速度補正装置(147)が補正した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
角速度観測装置が観測した角速度の誤差を補正した精度の高い角速度に基づいて、観測対象の将来の位置を予測するので、観測対象が旋回している場合でも観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。
The prediction device (100) predicts the future position of the observation target based on the position of the observation target observed by the position observation device (810) and the angular velocity of the observation target observed by the angular velocity observation device (820). The prediction method has the following steps.
The angular velocity error estimation device (146) estimates the error of the angular velocity observed by the angular velocity observation device (820) based on the position observed by the position observation device (810).
The angular velocity correction device (147) corrects the angular velocity observed by the angular velocity observation device (820) based on the error estimated by the angular velocity error estimation device (146).
The predicted position calculation device (132, 180) predicts the future position of the observation target based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device (147).
Since the future position of the observation target is predicted based on the highly accurate angular velocity corrected for the error of the angular velocity observed by the angular velocity observation device, the future position of the observation target can be accurately determined even when the observation target is turning. Can be predicted.

複数の運動モデルを持つ追尾装置から適切な運動モデルを選択するので、観測対象の現在の位置を高い精度で推定し、観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。センサで観測される位置と追尾予測位置との差(残差)を用いて適切な運動モデルを選択する場合と比べて、サンプル数が必要なく、迅速に運動モデルの選択をすることができる。   Since an appropriate motion model is selected from a tracking device having a plurality of motion models, the current position of the observation target can be estimated with high accuracy, and the future position of the observation target can be predicted with high accuracy. Compared to selecting an appropriate motion model using the difference (residual) between the position observed by the sensor and the predicted tracking position, the number of samples is not required, and the motion model can be selected quickly.

実施の形態2.
実施の形態2について、図14を用いて説明する。
なお、実施の形態1と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment will be described with reference to FIG.
In addition, about the part which is common in Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図14は、この実施の形態における追尾システム800の構成の一例を示すブロック構成図である。   FIG. 14 is a block configuration diagram showing an example of the configuration of the tracking system 800 in this embodiment.

目標追尾装置100は、実施の形態1で説明した構成に加えて、更に、地図記憶部170を有する。地図記憶部170は、移動体が移動する領域の形状など、移動体の運動状態を推定する手がかりとなる情報(地図データ)を記憶している。例えば、移動体が車両である場合、地図記憶部170は、道路の形状を記憶している。あるいは、移動体が航空機である場合、地図記憶部170は、飛行計画経路を記憶している。例えば、直線道路上や、飛行計画経路の直線区間であれば、移動体は直線運動することが予想される。   In addition to the structure demonstrated in Embodiment 1, the target tracking apparatus 100 has the map memory | storage part 170 further. The map storage unit 170 stores information (map data) that serves as a clue for estimating the motion state of the moving body, such as the shape of the region in which the moving body moves. For example, when the moving body is a vehicle, the map storage unit 170 stores the shape of the road. Alternatively, when the moving body is an aircraft, the map storage unit 170 stores a flight plan route. For example, the moving body is expected to move linearly on a straight road or on a straight section of a flight plan route.

バイアス補正部141の条件判定部145(直線判定装置)は、モデル選択部132が算出した移動体の推定位置を、地図記憶部170が記憶した情報と照合して、移動体が直線運動することが予想される直線区間内に存在するか否かを判定する。条件判定部145は、直線区間内に移動体がある場合、ジャイロ角速度のバイアス誤差を推定すると判定する。   The condition determination unit 145 (straight line determination device) of the bias correction unit 141 collates the estimated position of the moving object calculated by the model selection unit 132 with the information stored in the map storage unit 170 so that the moving object moves linearly. Is present in the expected straight line section. The condition determination unit 145 determines to estimate the bias error of the gyro angular velocity when there is a moving body in the straight section.

バイアス補正部141の角速度誤差推定部146は、ジャイロ角速度のバイアス誤差を推定すると条件判定部145が判定した場合、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度のバイアス誤差を推定する。推定の方式は、実施の形態1で説明したカルマンフィルタを用いた方式でもよいが、この実施の形態では、異なる方式について説明する。
角速度誤差推定部146は、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度の平均値を算出し、追尾フィルタ131が推定した追尾角速度の平均値を算出し、算出した平均値の差を算出することにより、ジャイロ角速度のバイアス誤差を得る。角速度誤差推定部146は、例えば、次の式の右辺を計算することにより、ジャイロ角速度のバイアス誤差Δωを算出する。

Figure 0005419784
ただし、Iは、直線区間内に移動体がある間に、ジャイロセンサ820がジャイロ角速度ωを観測した数である。Jは、直線区間内に移動体がある間に、追尾フィルタ131が追尾角速度ωを推定した数である。
すなわち、この式は、直線区間内に移動体がある間に、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度ωを平均し、追尾フィルタ131が推定した追尾角速度ωを平均して、2つの平均の差を取ることにより、ジャイロ角速度のバイアス誤差Δωを算出することを意味する。 The angular velocity error estimating unit 146 of the bias correcting unit 141 estimates the bias error of the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820 when the condition determining unit 145 determines that the bias error of the gyro angular velocity is estimated. The estimation method may be a method using the Kalman filter described in the first embodiment, but in this embodiment, a different method will be described.
The angular velocity error estimation unit 146 calculates the average value of the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820, calculates the average value of the tracking angular velocity estimated by the tracking filter 131, and calculates the difference between the calculated average values. Get the angular velocity bias error. The angular velocity error estimator 146 calculates the gyro angular velocity bias error Δω, for example, by calculating the right side of the following equation.
Figure 0005419784
However, I is the number that the gyro sensor 820 observed the gyro angular velocity ω J while there was a moving object in the straight section. J is the number of tracking angular velocities ω T estimated by the tracking filter 131 while there is a moving object in the straight section.
That is, this equation is obtained by averaging the gyro angular velocity ω J observed by the gyro sensor 820 while the moving object is in the straight section and averaging the tracking angular velocity ω T estimated by the tracking filter 131. By taking the difference, it means calculating the bias error Δω of the gyro angular velocity.

モデル選択部132の推移確率更新部212は、移動体の推定位置を、地図記憶部170が記憶した情報と照合して、移動体が存在する区間を判定する。直線区間内に移動体があると判定した場合、推移確率更新部212は、推移確率記憶部211が記憶した推移確率を更新して、直線運動モデルへの推移確率を高くする。また、推移確率更新部212は、カーブ区間内に移動体があると判定した場合、推移確率更新部212は、推移確率記憶部211が記憶した推移確率を更新して、旋回モデルへの推移確率を高くする。   The transition probability update unit 212 of the model selection unit 132 compares the estimated position of the moving object with the information stored in the map storage unit 170 to determine a section where the moving object exists. When it is determined that there is a moving body in the straight section, the transition probability update unit 212 updates the transition probability stored in the transition probability storage unit 211 to increase the transition probability to the linear motion model. In addition, when the transition probability update unit 212 determines that there is a moving body in the curve section, the transition probability update unit 212 updates the transition probability stored in the transition probability storage unit 211 to change the transition probability to the turning model. To increase.

なお、推移確率を介さずにモデル確率を更新する構成であってもよい。例えば、直線区間内に移動体があると判定した場合、モデル選択部132のモデル確率更新部214は、直線運動モデルのモデル確率を1、それ以外の運動モデルのモデル確率を0にする。また、カーブ区間内に移動体があると判定した場合、モデル確率更新部214は、直線運動モデルのモデル確率を0、旋回運動モデルのモデル確率を1にする。   Note that the model probability may be updated without using the transition probability. For example, when it is determined that there is a moving object in the straight section, the model probability update unit 214 of the model selection unit 132 sets the model probability of the linear motion model to 1 and sets the model probability of other motion models to 0. When it is determined that there is a moving body in the curve section, the model probability update unit 214 sets the model probability of the linear motion model to 0 and the model probability of the turning motion model to 1.

追尾部130は、地図データを参照し、直線路では等速直線運動モデル、カーブ路では旋回運動モデルもしくは加速度運動モデルへ変更する。   The tracking unit 130 refers to the map data, and changes to a constant velocity linear motion model on a straight road and a turning motion model or an acceleration motion model on a curved road.

上記予測装置(目標追尾装置100)は、直線判定装置(条件判定部145)を有する。
上記直線判定装置(145)は、上記位置観測装置(観測装置810)が観測した位置に基づいて、上記観測対象(移動体)が直線運動をしているか否かを判定する。
上記角速度誤差推定装置(角速度誤差推定部146)は、上記観測対象が直線運動をしていると上記直線判定装置(145)が判定した場合に、上記角速度観測装置(ジャイロセンサ820)が観測した角速度の誤差を推定する。
観測対象が直線運動をしていると判定した場合に、角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定するので、角速度の誤差を高い精度で推定することができ、観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる。
The prediction device (target tracking device 100) includes a straight line determination device (condition determination unit 145).
The straight line determination device (145) determines whether or not the observation target (moving body) is in a linear motion based on the position observed by the position observation device (observation device 810).
The angular velocity error estimation device (angular velocity error estimation unit 146) is observed by the angular velocity observation device (gyro sensor 820) when the linear determination device (145) determines that the observation target is in linear motion. Estimate the error of angular velocity.
When it is determined that the observation target is moving in a straight line, the error in angular velocity observed by the angular velocity observation device is estimated, so the error in angular velocity can be estimated with high accuracy and the future position of the observation target is high. Can be predicted with accuracy.

実施の形態3.
実施の形態3について、図15〜図17を用いて説明する。
なお、実施の形態1及び実施の形態2と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment will be described with reference to FIGS.
In addition, about the part which is common in Embodiment 1 and Embodiment 2, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図15は、この実施の形態における追尾システム800の構成の一例を示すブロック構成図である。
追尾部130は、1つの追尾フィルタ131bを有する。追尾フィルタ131bは、等速直線運動モデルに基づいて、移動体の位置などを推定する。追尾フィルタ131bは、例えば、α−βフィルタ、カルマンフィルタやその他のフィルタなどである。追尾フィルタ131bとしてα−βフィルタを使うことにより、カルマンフィルタなどよりも計算負荷を軽くすることができる。
FIG. 15 is a block configuration diagram showing an example of the configuration of the tracking system 800 in this embodiment.
The tracking unit 130 has one tracking filter 131b. The tracking filter 131b estimates the position of the moving body based on the constant velocity linear motion model. The tracking filter 131b is, for example, an α-β filter, a Kalman filter, or another filter. By using an α-β filter as the tracking filter 131b, the calculation load can be reduced as compared with a Kalman filter or the like.

図16は、この実施の形態におけるバイアス補正部141の構成の一例を示す詳細ブロック図である。
観測角速度位置予測部143は、追尾フィルタ131bが推定した追尾位置などと、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度とに基づいて、移動体がジャイロ角速度で旋回運動をしているという運動モデルにしたがって、移動体の将来の位置を予測する。
バイアス補正部141は、推定角速度位置予測部144に代えて、直線位置予測部148を有する。直線位置予測部148は、追尾フィルタ131bが推定した追尾位置などに基づいて、移動体が等速直線運動をしているという運動モデルにしたがって、移動体の将来の位置を予測する。
FIG. 16 is a detailed block diagram showing an example of the configuration of the bias correction unit 141 in this embodiment.
Based on the tracking position estimated by the tracking filter 131b and the gyro angular velocity observed by the gyro sensor 820, the observation angular velocity position predicting unit 143 follows a motion model in which the moving body performs a turning motion at the gyro angular velocity. Predict the future position of the mobile.
The bias correction unit 141 includes a linear position prediction unit 148 instead of the estimated angular velocity position prediction unit 144. The linear position predicting unit 148 predicts the future position of the moving body according to a motion model in which the moving body is performing a uniform linear motion based on the tracking position estimated by the tracking filter 131b.

図17は、この実施の形態における観測角速度位置予測部143及び直線位置予測部148が予測する予測位置631,633の関係の一例を示す図である。
観測位置611a〜611dは、時刻tまでの時点で、観測装置810が観測した移動体600の観測位置を表わす。このうち、観測位置611dは、時刻tに観測した最も新しい観測位置である。
追尾部130は、観測位置611a〜611dに基づいて、時刻tにおける移動体600の推定位置621を算出する。
観測角速度位置予測部143は、追尾部130が推定した推定位置621などに基づいて、時刻tにおける移動体600の推定位置622などを算出する。
観測角速度位置予測部143は、算出した推定位置622などと、ジャイロ角速度とに基づいて、時刻tにおける移動体600の予測位置631を算出する。
直線位置予測部148は、追尾部130が推定した推定位置621などに基づいて、時刻tにおける移動体600の予測位置633を算出する。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of the relationship between the predicted positions 631 and 633 predicted by the observation angular velocity position predicting unit 143 and the linear position predicting unit 148 in this embodiment.
Observation position 611a~611d is at up to time t 1, representing the observed position of the moving object 600 to the observation apparatus 810 has observed. Of these, the observation position 611d is a most new observation position was observed at time t 2.
Tracking unit 130, based on the observation position 611A~611d, calculates the estimated position 621 of the moving object 600 at time t 2.
The observation angular velocity position prediction unit 143 calculates the estimated position 622 of the moving object 600 at time t 1 based on the estimated position 621 estimated by the tracking unit 130.
The observation angular velocity position prediction unit 143 calculates the predicted position 631 of the moving body 600 at time t 3 based on the calculated estimated position 622 and the gyro angular velocity.
The linear position prediction unit 148 calculates the predicted position 633 of the moving body 600 at time t 3 based on the estimated position 621 estimated by the tracking unit 130.

条件判定部145は、カイ二乗検定などにより、観測角速度位置予測部143が算出した予測位置631と、直線位置予測部148が算出した予測位置633との間に、有意な差があるか否かを判定する。2つの予測位置631,633の間に有意な差がある場合、条件判定部145は、ジャイロ角速度の誤差を推定すると判定する。   The condition determination unit 145 determines whether or not there is a significant difference between the predicted position 631 calculated by the observation angular velocity position prediction unit 143 and the predicted position 633 calculated by the linear position prediction unit 148 by chi-square test or the like. Determine. When there is a significant difference between the two predicted positions 631 and 633, the condition determination unit 145 determines to estimate an error in the gyro angular velocity.

角速度誤差推定部146は、ジャイロ角速度の誤差を推定すると条件判定部145が判定した場合に、ジャイロ角速度の誤差を推定する。角速度誤差推定部146は、例えば、ジャイロセンサ820が観測したジャイロ角速度ωをそのまま、ジャイロ角速度のバイアス誤差Δωの観測値とする。すなわち、移動体が直線運動をしていると仮定して、ジャイロ角速度のバイアス誤差Δωを推定する。 The angular velocity error estimating unit 146 estimates the error of the gyro angular velocity when the condition determining unit 145 determines that the error of the gyro angular velocity is estimated. For example, the angular velocity error estimation unit 146 directly uses the gyro angular velocity ω J observed by the gyro sensor 820 as an observation value of the bias error Δω of the gyro angular velocity. That is, the bias error Δω of the gyro angular velocity is estimated on the assumption that the moving body is moving linearly.

移動体が等速直線運動をしていない場合、追尾フィルタ131bの運動モデルと実際の移動体の運動とが合致していないので、追尾フィルタ131bによる推定の精度が落ち、推定の誤差分散が大きくなる。予測位置631と予測位置633との間には有意な差があるとは言えなくなるので、条件判定部145は、ジャイロ角速度の誤差を推定しないと判定する。
逆に言えば、ジャイロ角速度の誤差を推定すると条件判定部145が判定した場合、追尾フィルタ131bの運動モデルが実際の移動体の運動に合致していることを意味するから、移動体は、等速直線運動をしていると考えられる。
When the moving body does not perform constant velocity linear motion, the motion model of the tracking filter 131b and the actual motion of the moving body do not match, so that the accuracy of estimation by the tracking filter 131b is reduced, and the error variance of estimation is large. Become. Since it cannot be said that there is a significant difference between the predicted position 631 and the predicted position 633, the condition determining unit 145 determines not to estimate the error of the gyro angular velocity.
In other words, when the condition determination unit 145 determines that the error of the gyro angular velocity is estimated, it means that the motion model of the tracking filter 131b matches the actual motion of the mobile body. It is thought that it is in a fast linear motion.

角速度誤差推定部146は、例えば、カルマンフィルタを用いて、ジャイロ角速度のバイアス誤差Δωの推定値を算出する。角速度誤差推定部146は、例えば、次の式で定義される観測モデルを用いる。

Figure 0005419784
The angular velocity error estimation unit 146 calculates an estimated value of the bias error Δω of the gyro angular velocity using, for example, a Kalman filter. The angular velocity error estimation unit 146 uses, for example, an observation model defined by the following equation.
Figure 0005419784

なお、条件判定部145は、実施の形態2で説明したように、地図記憶部170が記憶した情報に基づいて、直線区間内に移動体がいるか否かを判定する構成であってもよい。条件判定部145は、直線区間内に移動体がいると判定した場合、ジャイロ角速度の誤差を推定すると判定する。   In addition, as described in Embodiment 2, the condition determination unit 145 may be configured to determine whether or not there is a moving body in the straight section based on information stored in the map storage unit 170. The condition determination unit 145 determines to estimate an error in the gyro angular velocity when it is determined that there is a moving body in the straight section.

目標追尾装置100は、等速直線運動モデルの追尾フィルタ131bを用いて目標(移動体)の観測値から推定値を算出し、ジャイロの角速度から運動状態を判別して、運動状態に基づいて目標の将来位置を予測する。
運動状態判定部140は、ジャイロの角速度を追尾部130から得られる推定値を用いてバイアス補正し、バイアス補正後の角速度を用いて運動状態を判別する。
追尾部130は、運動状態から等速直線運動モデルに基づいて推定値を算出する。
運動状態外挿部180は、推定値と運動状態に基づいて時間外挿する。
The target tracking device 100 calculates an estimated value from the observed value of the target (moving body) using the tracking filter 131b of the constant velocity linear motion model, discriminates the motion state from the angular velocity of the gyro, and determines the target based on the motion state. Predict the future position of
The motion state determination unit 140 corrects the bias of the angular velocity of the gyro using the estimated value obtained from the tracking unit 130, and determines the motion state using the angular velocity after the bias correction.
The tracking unit 130 calculates an estimated value based on the constant velocity linear motion model from the motion state.
The motion state extrapolation unit 180 extrapolates time based on the estimated value and the motion state.

追尾部130は、追尾フィルタ131bとしてα−βフィルタを用いる。   The tracking unit 130 uses an α-β filter as the tracking filter 131b.

運動状態判定部140は、追尾部130から得られる推定位置からジャイロの角速度を用いて時間外挿して算出した予測値と等速直線運動と仮定して時間外挿して算出した予測値の差分を予測誤差分散によるカイ二乗判定によって、同一とみなされない場合はジャイロの角速度に含まれるバイアス誤差推定を行う。   The motion state determination unit 140 calculates a difference between a predicted value calculated by extrapolating time from the estimated position obtained from the tracking unit 130 by using the angular velocity of the gyro and a predicted value calculated by extrapolating time by assuming constant velocity linear motion. When the chi-square determination based on the prediction error variance is not considered to be the same, the bias error included in the gyro angular velocity is estimated.

運動状態判定部140は、地図データを用いて目標が直線路に存在している場合はバイアス補正処理を実施し、それ以外の経路ではバイアス補正処理を行わない。   The motion state determination unit 140 performs bias correction processing when the target exists on a straight road using map data, and does not perform bias correction processing on other routes.

実施の形態4.
実施の形態4について、図18を用いて説明する。
なお、実施の形態1乃至実施の形態3と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
The fourth embodiment will be described with reference to FIG.
Note that portions common to Embodiments 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図18は、この実施の形態における予測システム801の構成の一例を示すシステム構成図である。
予測システム801は、複数の観測対象(移動体)の将来の位置を予測して、観測対象同士が衝突する危険があるか否かを判定する。
FIG. 18 is a system configuration diagram showing an example of the configuration of the prediction system 801 in this embodiment.
The prediction system 801 predicts future positions of a plurality of observation objects (moving bodies) and determines whether there is a risk of collision between the observation objects.

予測システム801は、位置観測装置811を有する。位置観測装置811は、観測対象の位置を観測する。位置観測装置811は、例えばレーダやGPSなどである。位置観測装置811が観測した位置を観測位置と呼ぶ。   The prediction system 801 includes a position observation device 811. The position observation device 811 observes the position of the observation target. The position observation device 811 is, for example, a radar or a GPS. The position observed by the position observation device 811 is called an observation position.

予測システム801は、角速度観測装置821を有する。角速度観測装置821は、観測対象の角速度を観測する。角速度観測装置821は、例えばジャイロスコープである。角速度観測装置821が観測した角速度を観測角速度と呼ぶ。   The prediction system 801 has an angular velocity observation device 821. The angular velocity observation device 821 observes the angular velocity to be observed. The angular velocity observation device 821 is, for example, a gyroscope. The angular velocity observed by the angular velocity observation device 821 is called an observation angular velocity.

予測システム801は、予測装置101を有する。予測装置101は、位置観測装置811が観測した観測位置や角速度観測装置821が観測した観測角速度に基づいて、観測対象の現在位置や運動状態を推定する。予測装置101は、推定した結果に基づいて、観測対象の将来の位置を予測する。予測装置101は、予測した結果に基づいて、観測対象同士が衝突する危険があるか否かを判定する。
予測装置101は、例えば、コンピュータである。
予測装置101は、図示していない記憶装置を有する。記憶装置は、コンピュータプログラムやデータなどを記憶する。記憶装置は、例えば、揮発性メモリ(RAM)、不揮発性メモリ(ROM)、磁気ディスク装置、光学ディスク装置などである。
予測装置101は、図示していない処理装置を有する。処理装置は、記憶装置が記憶したコンピュータプログラムを実行することにより、記憶装置が記憶したデータを処理し、予測装置101全体を制御する。
予測装置101は、図示していない入力装置を有する。入力装置は、予測装置101の外部からデータ、信号、操作などの情報を入力し、処理装置が処理するデータに変換する。入力装置が変換したデータは、処理装置が直接処理してもよいし、記憶装置が一時的に記憶してもよい。
予測装置101は、図示していない出力装置を有する。出力装置は、処理装置が処理したデータや記憶装置が記憶したデータなどを、データ、信号、画像、音声など予測装置101の外部に出力できる形式に変換し、外部に出力する。
以下に説明する予測装置101の機能ブロックは、記憶装置が記憶したコンピュータプログラムを、処理装置が実行することにより、実現される。なお、予測装置101は、一台のコンピュータであってもよいし、予測装置101の一または複数の機能ブロックを実現するコンピュータが複数集まったものであってもよい。
なお、予測装置101の機能ブロックは、コンピュータにより実現するのではなく、アナログ回路やデジタル回路などの電子回路により実現してもよいし、機械的構成など電気的構成以外の構成により実現してもよい。
The prediction system 801 includes a prediction device 101. The prediction device 101 estimates the current position and motion state of the observation target based on the observation position observed by the position observation device 811 and the observation angular velocity observed by the angular velocity observation device 821. The prediction device 101 predicts the future position of the observation target based on the estimated result. The prediction apparatus 101 determines whether there is a risk of collision between observation targets based on the predicted result.
The prediction apparatus 101 is a computer, for example.
The prediction device 101 has a storage device (not shown). The storage device stores computer programs and data. The storage device is, for example, a volatile memory (RAM), a nonvolatile memory (ROM), a magnetic disk device, an optical disk device, or the like.
The prediction device 101 has a processing device not shown. The processing device executes the computer program stored in the storage device, thereby processing the data stored in the storage device and controlling the prediction device 101 as a whole.
The prediction device 101 has an input device (not shown). The input device inputs information such as data, signals, and operations from the outside of the prediction device 101 and converts the information into data to be processed by the processing device. The data converted by the input device may be processed directly by the processing device, or may be temporarily stored by the storage device.
The prediction device 101 has an output device (not shown). The output device converts data processed by the processing device, data stored by the storage device, and the like into a format that can be output to the outside of the prediction device 101, such as data, signal, image, and sound, and outputs the data to the outside.
The functional blocks of the prediction device 101 described below are realized when the processing device executes a computer program stored in the storage device. Note that the prediction apparatus 101 may be a single computer, or may be a collection of a plurality of computers that implement one or more functional blocks of the prediction apparatus 101.
The functional blocks of the prediction device 101 may not be realized by a computer, but may be realized by an electronic circuit such as an analog circuit or a digital circuit, or may be realized by a configuration other than an electrical configuration such as a mechanical configuration. Good.

予測装置101は、追尾装置231を有する。追尾装置231は、処理装置がデータを処理することにより、位置観測装置811が観測した観測位置に基づいて、観測対象の位置、速度、角速度など観測対象の現在の運動状態を推定する。追尾装置231が推定した観測対象の現在の運動状態を表わす数値を推定値と呼ぶ。追尾装置231は、例えば、カルマンフィルタを用いて、推定値を推定する。また、追尾装置231は、観測対象の現在の運動状態の推定の精度を推定する。追尾装置231は、例えば、推定値の誤差の期待値の分散や共分散などを算出する。   The prediction device 101 includes a tracking device 231. The tracking device 231 estimates the current motion state of the observation target such as the position, velocity, and angular velocity of the observation target based on the observation position observed by the position observation device 811 by processing the data with the processing device. A numerical value representing the current motion state of the observation target estimated by the tracking device 231 is called an estimated value. The tracking device 231 estimates the estimated value using, for example, a Kalman filter. In addition, the tracking device 231 estimates the accuracy of estimation of the current motion state of the observation target. The tracking device 231 calculates, for example, the expected value variance or covariance of the estimated value error.

予測装置101は、角速度誤差推定装置246を有する。角速度誤差推定装置246は、処理装置がデータを処理することにより、角速度観測装置821が観測した観測角速度と、追尾装置231が推定した角速度の推定値とに基づいて、観測角速度の誤差を推定する。角速度誤差推定装置246は、例えば、角速度観測装置821が観測した観測角速度と、追尾装置231が推定した角速度の推定値との差を観測値とし、カルマンフィルタなどにより、観測角速度のバイアス誤差やゲイン誤差などを推定する。角速度誤差推定装置246が推定した観測角速度の誤差を、誤差推定値と呼ぶ。
なお、角速度観測装置821が観測角速度を観測した時刻と、追尾装置231が角速度の推定値を推定する根拠となった観測位置を位置観測装置811が観測した時刻とが異なる場合、角速度誤差推定装置246は、例えば、位置観測装置811が観測位置を観測した時刻を基準として、その前後において追尾装置231が観測した観測角速度を平滑処理することにより、位置観測装置811が観測位置を観測した時刻における観測角速度を算出する。平滑処理により算出された観測角速度を平滑角速度と呼ぶ。角速度誤差推定装置246は、算出した平滑角速度と、追尾装置231が推定した角速度の推定値との差に基づいて、観測角速度の誤差を推定する。なお、角速度誤差推定装置246は、実施の形態1で説明した方式で、観測時刻を合わせる構成であってもよい。
The prediction device 101 includes an angular velocity error estimation device 246. The angular velocity error estimation device 246 estimates the error of the observed angular velocity based on the observation angular velocity observed by the angular velocity observation device 821 and the estimated angular velocity estimated by the tracking device 231 as the processing device processes the data. . The angular velocity error estimation device 246 uses, for example, the difference between the observed angular velocity observed by the angular velocity observation device 821 and the estimated angular velocity estimated by the tracking device 231 as an observation value. Etc. The error in the observed angular velocity estimated by the angular velocity error estimating device 246 is called an error estimated value.
If the time when the angular velocity observation device 821 observes the observation angular velocity is different from the time when the tracking device 231 observes the observation position on which the estimated value of the angular velocity is estimated, the angular velocity error estimation device. 246, for example, by smoothing the observation angular velocity observed by the tracking device 231 before and after the time when the position observation device 811 observed the observation position as a reference, at the time when the position observation device 811 observed the observation position. Calculate the observation angular velocity. The observation angular velocity calculated by the smoothing process is called a smooth angular velocity. The angular velocity error estimation device 246 estimates the observation angular velocity error based on the difference between the calculated smooth angular velocity and the estimated angular velocity value estimated by the tracking device 231. Note that the angular velocity error estimation device 246 may be configured to match the observation time by the method described in the first embodiment.

予測装置101は、条件判定装置245を有する。条件判定装置245は、処理装置がデータを処理することにより、追尾装置231が推定した推定の精度に基づいて、誤差推定値を推定をするか否かを判定する。追尾装置231が推定した角速度の推定値の精度が低い場合、それを基準として誤差推定値を推定すると、かえって誤差推定値の精度が落ちる場合があるので、条件判定装置245は、誤差推定値を推定しないと判定する。条件判定装置245は、例えば、追尾装置231が算出した誤差分散の値を所定の閾値と比較して、誤差分散の値が閾値より小さい場合に、誤差推定値を推定すると判定する。
角速度誤差推定装置246は、条件判定装置245の判定結果に基づき、誤差推定値を推定すると条件判定装置245が判定した場合に、観測角速度の誤差を推定する。
The prediction device 101 includes a condition determination device 245. The condition determination device 245 determines whether or not to estimate the error estimated value based on the estimation accuracy estimated by the tracking device 231 by processing the data by the processing device. If the accuracy of the estimated value of the angular velocity estimated by the tracking device 231 is low, estimating the error estimated value based on the estimated value may reduce the accuracy of the error estimated value. It is determined not to estimate. For example, the condition determining device 245 compares the error variance value calculated by the tracking device 231 with a predetermined threshold value, and determines that the error estimated value is estimated when the error variance value is smaller than the threshold value.
The angular velocity error estimation device 246 estimates the observation angular velocity error when the condition determination device 245 determines that the error estimation value is estimated based on the determination result of the condition determination device 245.

予測装置101は、角速度誤差記憶装置250を有する。角速度誤差記憶装置250は、記憶装置がデータを記憶することにより、角速度誤差推定装置246が推定した誤差推定値を記憶する。   The prediction device 101 includes an angular velocity error storage device 250. The angular velocity error storage device 250 stores the estimated error value estimated by the angular velocity error estimation device 246 when the storage device stores data.

なお、条件判定装置245を設けず、角速度誤差推定装置246は、常に、誤差推定値を推定する構成であってもよい。角速度誤差推定装置246は、追尾装置231が推定した推定精度に基づいて、カルマンフィルタで用いる観測誤差分散共分散行列の値を変化させる構成であってもよい。角速度誤差推定装置246は、例えば、追尾装置231が算出した誤差分散の値を、観測誤差分散共分散行列の要素の値とする。   The angular velocity error estimation device 246 may be configured to always estimate the error estimation value without providing the condition determination device 245. The angular velocity error estimation device 246 may be configured to change the value of the observation error variance covariance matrix used in the Kalman filter based on the estimation accuracy estimated by the tracking device 231. For example, the angular velocity error estimation device 246 uses the error variance value calculated by the tracking device 231 as the element value of the observation error variance covariance matrix.

予測装置101は、角速度補正装置247を有する。角速度補正装置247は、処理装置がデータを処理することにより、角速度誤差記憶装置250が記憶した誤差推定値を使って、角速度観測装置821が観測した観測角速度の誤差を補正する。角速度補正装置247は、例えば、観測角速度から誤差推定値を差し引いた差を算出することにより、誤差を補正した観測角速度を得る。角速度補正装置247が誤差を補正した観測角速度を、補正済角速度と呼ぶ。   The prediction device 101 includes an angular velocity correction device 247. The angular velocity correction device 247 corrects the error in the observed angular velocity observed by the angular velocity observation device 821 using the estimated error value stored in the angular velocity error storage device 250 by the processing device processing the data. For example, the angular velocity correction device 247 obtains an observation angular velocity in which the error is corrected by calculating a difference obtained by subtracting the error estimated value from the observation angular velocity. The observed angular velocity corrected by the angular velocity correcting device 247 is called corrected angular velocity.

予測装置101は、予測位置算出装置280を有する。予測位置算出装置280は、処理装置がデータを処理することにより、追尾装置231が推定した観測対象の現在の運動状態と、角速度補正装置247が補正した補正済角速度とに基づいて、観測対象の将来の運動状態を予測する。予測位置算出装置280が予測した観測対象の将来の運動状態を表わす数値を予測値と呼ぶ。   The prediction device 101 includes a predicted position calculation device 280. The predicted position calculation device 280 processes the data, and the predicted position calculation device 280 determines the observation target based on the current motion state of the observation target estimated by the tracking device 231 and the corrected angular velocity corrected by the angular velocity correction device 247. Predict future motion status. A numerical value representing the future motion state of the observation target predicted by the predicted position calculation device 280 is called a predicted value.

予測装置101は、衝突危険判定装置290を有する。衝突危険判定装置290は、処理装置がデータを処理することにより、予測位置算出装置280が予測した観測対象の将来の運動状態に基づいて、複数の観測対象同士が衝突する危険があるか否かを判定する。衝突危険判定装置290は、衝突する危険があると判定した場合、そのことを警告する警告メッセージを出力する。衝突危険判定装置290が出力した警告メッセージは、例えば、管制画面に表示され、あるいは、観測対象に対して送信されるなどして、衝突の危険を回避する行動を促す。   The prediction device 101 includes a collision risk determination device 290. The collision risk determination device 290 determines whether or not there is a risk that a plurality of observation targets collide based on the future motion state of the observation target predicted by the predicted position calculation device 280 when the processing device processes the data. Determine. When the collision risk determination device 290 determines that there is a risk of collision, the collision risk determination device 290 outputs a warning message to warn about this. The warning message output from the collision risk determination device 290 is displayed on the control screen or transmitted to the observation target, for example, and prompts an action to avoid the collision risk.

上記予測装置101は、衝突危険判定装置290を有し、複数の観測対象それぞれについて、上記観測対象の将来の位置を予測する。
上記衝突危険判定装置290は、上記予測位置算出装置280が予測した位置に基づいて、上記複数の観測対象が衝突する危険があるか否かを判定する。
観測対象の将来の位置を高い精度で予測するので、衝突の危険を高い精度で判定することができる。
The prediction device 101 includes a collision risk determination device 290 and predicts the future position of the observation target for each of a plurality of observation targets.
The collision risk determination device 290 determines whether or not there is a risk that the plurality of observation targets collide based on the position predicted by the predicted position calculation device 280.
Since the future position of the observation target is predicted with high accuracy, the risk of collision can be determined with high accuracy.

上記コンピュータプログラムは、コンピュータが実行することにより、上記コンピュータが予測装置101として機能する。
角速度観測装置が観測した角速度の誤差を補正した精度の高い角速度に基づいて、観測対象の将来の位置を予測するので、観測対象が旋回している場合でも観測対象の将来の位置を高い精度で予測することができる予測装置を実現することができる。
When the computer program is executed by the computer, the computer functions as the prediction device 101.
Since the future position of the observation target is predicted based on the highly accurate angular velocity corrected for the error of the angular velocity observed by the angular velocity observation device, the future position of the observation target can be accurately determined even when the observation target is turning. A prediction device capable of prediction can be realized.

100 目標追尾装置、101 予測装置、130 追尾部、131 追尾フィルタ、132 モデル選択部、140 運動状態判定部、141 バイアス補正部、142 旋回判定部、143 観測角速度位置予測部、144 推定角速度位置予測部、145 条件判定部、146 角速度誤差推定部、147 角速度補正部、148 直線位置予測部、150 バイアス補正値メモリ、160 運動性能記憶部、170 地図記憶部、180 運動状態外挿部、191 最大角速度取得部、192 異常値判定部、193 閾値比較部、195 回数判定部、196 判定結果出力部、211 推移確率記憶部、212 推移確率更新部、213 モデル確率記憶部、214 モデル確率更新部、215 重付平均算出部、231 追尾装置、245 条件判定装置、246 角速度誤差推定装置、247 角速度補正装置、250 角速度誤差記憶装置、280 予測位置算出装置、290 衝突危険判定装置、600 移動体、606 真の角速度、611 観測位置、616 ジャイロ角速度、621,622 推定位置、626 追尾角速度、631〜633 予測位置、800 追尾システム、801 予測システム、810 観測装置、811 位置観測装置、820 ジャイロセンサ、821 角速度観測装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 target tracking apparatus, 101 prediction apparatus, 130 tracking part, 131 tracking filter, 132 model selection part, 140 motion state determination part, 141 bias correction part, 142 turning determination part, 143 observation angular velocity position prediction part, 144 estimated angular velocity position prediction Unit, 145 condition determination unit, 146 angular velocity error estimation unit, 147 angular velocity correction unit, 148 linear position prediction unit, 150 bias correction value memory, 160 motion performance storage unit, 170 map storage unit, 180 motion state extrapolation unit, 191 maximum Angular velocity acquisition unit, 192 abnormal value determination unit, 193 threshold comparison unit, 195 number determination unit, 196 determination result output unit, 211 transition probability storage unit, 212 transition probability update unit, 213 model probability storage unit, 214 model probability update unit, 215 Weighted average calculation unit, 231 tracking device, 245 Conditional format Device, 246 angular velocity error estimation device, 247 angular velocity correction device, 250 angular velocity error storage device, 280 predicted position calculation device, 290 collision risk determination device, 600 moving body, 606 true angular velocity, 611 observation position, 616 gyro angular velocity, 621, 622 estimated position, 626 tracking angular velocity, 631 to 633 predicted position, 800 tracking system, 801 prediction system, 810 observation apparatus, 811 position observation apparatus, 820 gyro sensor, 821 angular velocity observation apparatus.

Claims (15)

位置観測装置が観測した観測対象の位置と、角速度観測装置が観測した上記観測対象の角速度とに基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測する予測装置において、
上記予測装置は、角速度誤差推定装置と、角速度補正装置と、予測位置算出装置とを有し、
上記角速度誤差推定装置は、上記位置観測装置が観測した位置に基づいて、上記角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定し、
上記角速度補正装置は、上記角速度誤差推定装置が推定した誤差に基づいて、上記角速度観測装置が観測した角速度を補正し、
上記予測位置算出装置は、上記角速度補正装置が補正した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測することを特徴とする予測装置。
In the prediction device for predicting the future position of the observation target based on the position of the observation target observed by the position observation device and the angular velocity of the observation target observed by the angular velocity observation device,
The prediction device includes an angular velocity error estimation device, an angular velocity correction device, and a predicted position calculation device,
The angular velocity error estimation device estimates an angular velocity error observed by the angular velocity observation device based on the position observed by the position observation device,
The angular velocity correction device corrects the angular velocity observed by the angular velocity observation device based on the error estimated by the angular velocity error estimation device,
The predicted position calculation device predicts a future position of the observation target based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device.
上記予測装置は、角速度誤差記憶装置を有し、
上記角速度誤差推定装置は、所定の条件を満たす場合に、上記角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定し、
上記角速度誤差記憶装置は、上記角速度誤差推定装置が推定した誤差を記憶し、
上記角速度補正装置は、上記角速度誤差記憶装置が記憶した誤差に基づいて、上記角速度観測装置が観測した角速度を補正することを特徴とする請求項1に記載の予測装置。
The prediction device has an angular velocity error storage device,
The angular velocity error estimation device estimates an angular velocity error observed by the angular velocity observation device when a predetermined condition is satisfied,
The angular velocity error storage device stores the error estimated by the angular velocity error estimation device,
The prediction apparatus according to claim 1, wherein the angular velocity correction device corrects the angular velocity observed by the angular velocity observation device based on an error stored in the angular velocity error storage device.
上記予測装置は、追尾装置と、条件判定装置とを有し、
上記追尾装置は、上記位置観測装置が観測した位置に基づいて、上記観測対象の角速度を推定し、
上記条件判定装置は、上記角速度観測装置が観測した角速度と上記追尾装置が推定した角速度とに基づいて、所定の条件を満たすか否かを判定し、
上記角速度誤差推定装置は、上記所定の条件を満たすと上記条件判定装置が判定した場合に、上記角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定することを特徴とする請求項2に記載の予測装置。
The prediction device includes a tracking device and a condition determination device,
The tracking device estimates the angular velocity of the observation target based on the position observed by the position observation device,
The condition determination device determines whether or not a predetermined condition is satisfied based on the angular velocity observed by the angular velocity observation device and the angular velocity estimated by the tracking device,
3. The prediction apparatus according to claim 2, wherein the angular velocity error estimation device estimates an error of an angular velocity observed by the angular velocity observation device when the condition determination device determines that the predetermined condition is satisfied. .
上記予測装置は、推定角速度位置予測装置と、観測角速度位置予測装置とを有し、
上記推定角速度位置予測装置は、上記追尾装置が推定した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測し、
上記観測角速度位置予測装置は、上記角速度観測装置が観測した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測し、
上記条件判定装置は、上記推定角速度位置予測装置が予測した位置と、上記観測角速度位置予測装置が予測した位置とに基づいて、上記所定の条件を満たすか否かを判定することを特徴とする請求項3に記載の予測装置。
The prediction device includes an estimated angular velocity position prediction device and an observation angular velocity position prediction device,
The estimated angular velocity position prediction device predicts the future position of the observation target based on the angular velocity estimated by the tracking device,
The observation angular velocity position prediction device predicts the future position of the observation target based on the angular velocity observed by the angular velocity observation device,
The condition determination device is configured to determine whether or not the predetermined condition is satisfied based on a position predicted by the estimated angular velocity position prediction device and a position predicted by the observation angular velocity position prediction device. The prediction device according to claim 3.
上記条件判定装置は、上記推定角速度位置予測装置が予測した位置と、上記観測角速度位置予測装置が予測した位置との間に有意な差があるか否かを検定し、
上記角速度誤差推定装置は、上記推定角速度位置予測装置が予測した位置と、上記観測角速度位置予測装置が予測した位置との間に有意な差があると上記条件判定装置が判定した場合に、上記角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定することを特徴とする請求項4に記載の予測装置。
The condition determination device tests whether or not there is a significant difference between the position predicted by the estimated angular velocity position prediction device and the position predicted by the observation angular velocity position prediction device,
The angular velocity error estimation device, when the condition determination device determines that there is a significant difference between the position predicted by the estimated angular velocity position prediction device and the position predicted by the observation angular velocity position prediction device, The prediction device according to claim 4, wherein an error in angular velocity observed by the angular velocity observation device is estimated.
上記予測装置は、直線判定装置を有し、
上記直線判定装置は、上記位置観測装置が観測した位置に基づいて、上記観測対象が直線運動をしているか否かを判定し、
上記角速度誤差推定装置は、上記観測対象が直線運動をしていると上記直線判定装置が判定した場合に、上記角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定することを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれかに記載の予測装置。
The prediction device includes a straight line determination device,
The straight line determination device determines whether the observation target is in a linear motion based on the position observed by the position observation device,
The angular velocity error estimation device estimates an error of an angular velocity observed by the angular velocity observation device when the straight line determination device determines that the observation target is in a linear motion. The prediction device according to claim 5.
上記予測装置は、旋回判定装置を有し、
上記旋回判定装置は、上記角速度補正装置が補正した角速度に基づいて、上記観測対象が旋回しているか否かを判定し、
上記予測位置算出装置は、上記旋回判定装置が判定した結果に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の予測装置。
The prediction device has a turning determination device,
The turning determination device determines whether the observation target is turning based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device,
7. The prediction apparatus according to claim 1, wherein the predicted position calculation apparatus predicts a future position of the observation target based on a result determined by the turning determination apparatus.
上記予測装置は、直線位置推定装置を有し、
上記直線位置推定装置は、上記観測対象が直線運動をしているものとして、上記位置観測装置が観測した位置に基づいて、上記観測対象の位置を推定し、
上記予測位置算出装置は、上記観測対象が旋回していないと上記旋回判定装置が判定した場合に、上記直線位置推定装置が推定した位置に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測することを特徴とする請求項7に記載の予測装置。
The prediction device has a linear position estimation device,
The linear position estimation device estimates the position of the observation target based on the position observed by the position observation device, assuming that the observation target is in a linear motion,
The predicted position calculation device predicts the future position of the observation target based on the position estimated by the linear position estimation device when the turning determination device determines that the observation target is not turning. The prediction apparatus according to claim 7.
上記予測装置は、複数の所定角速度位置推定装置を有し、
上記複数の所定角速度位置推定装置は、それぞれ異なる所定の角速度で上記観測対象が旋回運動しているものとして、上記位置観測装置が観測した位置に基づいて、上記観測対象の位置を推定し、
上記予測位置算出装置は、上記角速度補正装置が補正した角速度と、上記複数の所定角速度位置推定装置が推定した位置とに基づいて、上記観測対象の位置を算出し、算出した上記観測対象の位置に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の予測装置。
The prediction device has a plurality of predetermined angular velocity position estimation devices,
The plurality of predetermined angular velocity position estimation devices estimate the position of the observation target based on the position observed by the position observation device, assuming that the observation target is swiveling at different predetermined angular velocities,
The predicted position calculation device calculates the position of the observation target based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device and the positions estimated by the plurality of predetermined angular velocity position estimation devices, and calculates the calculated position of the observation target. The prediction apparatus according to claim 1, wherein a future position of the observation target is predicted based on the above.
上記予測装置は、重み算出装置を有し、
上記重み算出装置は、上記角速度補正装置が補正した角速度に基づいて、上記複数の所定角速度位置推定装置それぞれの重み付けを算出し、
上記予測位置算出装置は、上記重み算出装置が算出した重み付けにしたがって、上記複数の所定角速度位置推定装置それぞれが推定した位置を合成して、上記観測対象の位置を算出することを特徴とする請求項9に記載の予測装置。
The prediction device includes a weight calculation device,
The weight calculation device calculates a weight of each of the plurality of predetermined angular velocity position estimation devices based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device,
The predicted position calculation device calculates the position of the observation target by combining the positions estimated by the plurality of predetermined angular velocity position estimation devices according to the weight calculated by the weight calculation device. Item 10. The prediction device according to Item 9.
上記予測位置算出装置は、上記角速度補正装置が補正した角速度に基づいて、上記複数の所定角速度位置推定装置のなかから、採用する所定角速度位置推定装置を選択し、選択した所定角速度位置推定装置が推定した位置に基づいて、上記観測対象の将来の位置を算出することを特徴とする請求項9または請求項10に記載の予測装置。   The predicted position calculation device selects a predetermined angular velocity position estimation device to be adopted from the plurality of predetermined angular velocity position estimation devices based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device, and the selected predetermined angular velocity position estimation device is The prediction device according to claim 9 or 10, wherein a future position of the observation target is calculated based on the estimated position. 上記予測装置は、衝突危険判定装置を有し、複数の観測対象それぞれについて、上記観測対象の将来の位置を予測し、
上記衝突危険判定装置は、上記予測位置算出装置が予測した位置に基づいて、上記複数の観測対象が衝突する危険があるか否かを判定することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の予測装置。
The prediction device includes a collision risk determination device, predicts the future position of the observation target for each of a plurality of observation targets,
12. The collision risk determination device according to claim 1, wherein the collision risk determination device determines whether or not there is a risk that the plurality of observation targets collide based on the position predicted by the predicted position calculation device. The prediction apparatus in any one.
観測対象の位置を観測する位置観測装置と、上記観測対象の角速度を観測する角速度観測装置と、請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の予測装置とを有することを特徴とする予測システム。   A prediction system comprising: a position observation device for observing the position of an observation target; an angular velocity observation device for observing the angular velocity of the observation target; and the prediction device according to claim 1. . コンピュータが実行することにより、上記コンピュータが請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の予測装置として機能することを特徴とするコンピュータプログラム。   A computer program which, when executed by a computer, functions as the prediction device according to any one of claims 1 to 12. 角速度誤差推定装置と、角速度補正装置と、予測位置算出装置とを有する予測装置が、位置観測装置が観測した観測対象の位置と、角速度観測装置が観測した上記観測対象の角速度とに基づいて、観測対象の将来の位置を予測する予測方法において、
上記角速度誤差推定装置が、上記位置観測装置が観測した位置に基づいて、上記角速度観測装置が観測した角速度の誤差を推定し、
上記角速度補正装置が、上記角速度誤差推定装置が推定した誤差に基づいて、上記角速度観測装置が観測した角速度を補正し、
上記予測位置算出装置が、上記角速度補正装置が補正した角速度に基づいて、上記観測対象の将来の位置を予測することを特徴とする予測方法。
A prediction device having an angular velocity error estimation device, an angular velocity correction device, and a predicted position calculation device, based on the position of the observation target observed by the position observation device and the angular velocity of the observation target observed by the angular velocity observation device, In the prediction method for predicting the future position of the observation target,
The angular velocity error estimation device estimates the angular velocity error observed by the angular velocity observation device based on the position observed by the position observation device,
The angular velocity correction device corrects the angular velocity observed by the angular velocity observation device based on the error estimated by the angular velocity error estimation device,
A prediction method, wherein the predicted position calculation device predicts a future position of the observation target based on the angular velocity corrected by the angular velocity correction device.
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