JP6091939B2 - プロット融合方法及びプロット融合装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、例えば異種センサで得られる複数のプロットデータから目標航跡を確立するプロット融合方法及びプロット融合装置に関する。

周知の異種間センサにおける目標のデータ融合処理は、それぞれのセンサから出力された目標航跡（トラックデータ）に対し、それぞれのセンサ誤差などから決定される相関ゲート内に存在する目標に重み付けをして単一目標とするデータ融合であり、精度改善を目的としていた。

あるいは、いずれかのセンサからのトラックデータに従って、他のセンサがスレーブ（トラックデータと同じ目標を捜索）した後、トラックデータを得ることで、上記と同様の精度改善を試みるものであった。

特開２０１２−２５１９５３号公報

ところで、上記データ融合処理では、いずれかのセンサで目標航跡が確立された状態、すなわち、トラックデータに対するデータ融合処理であるため、トラックデータが得られていない状態では実現できなかった。

本発明の目的は、目標の有無に関わらず、目標のデータ融合処理を確実に行い得るプロット融合方法及びプロット融合装置を提供することにある。

実施形態によれば、プロット融合装置は、複数のセンサによりｎ（ｎは整数）回のスキャンで得られる複数のプロットデータを用いて統合した目標航跡を確立するプロット融合装置を対象にし、航跡仮説作成手段と、目標航跡確立手段とを備える。航跡仮説作成手段は、各センサでプロットデータが存在するセルをマップ情報として保持し、次スキャンで得られたマップ情報と過去の前スキャンで保持したマップ情報とに基づいて、前スキャンのプロットデータに対して検出対象目標の移動範囲で決定されるゲート内で、移動の可能性がある次スキャンのプロットデータまでの移動ベクトルを入力情報とし、ｎスキャンまでの入力情報系列から航跡仮説を作成する。目標航跡確立手段は、各センサによる航跡仮説について所定時間内の移動経路が複数のセンサ間で合致する航跡仮説を統合して目標航跡とし、合致しない航跡仮説を棄却する。

一実施形態に係る仮説型プロット融合装置の概略ブロック構成図。 本実施形態における目標航跡確立回路の具体的構成を示すブロック図。 本実施形態において、前スキャンにおけるマップ情報のうち、あるゲート内のセル情報と入力情報系列の一例を示す図。 本実施形態において、次スキャンにおけるマップ情報のうち、あるゲート内のセル情報と出力情報系列の一例を示す図。 航跡仮説として設定されたものに対して、起こり得る全ての組み合わせを航跡仮説として保持した場合の分岐の一例を示す図。 本実施形態における移動する可能性のあるセルまでの情報で制限した場合を航跡仮説として保持した場合の分岐を示す図。 本実施形態における目標航跡確立回路の制御処理手順を示すフローチャート。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態に係る仮説型プロット融合装置の概略ブロック構成図を示している。図１において、１１はＮ（Ｎは整数）個のセンサ＃１〜＃Ｎから成るセンサ部であり、それぞれのセンサ＃１〜＃Ｎからプロットデータが出力される。ここでは、センサ＃１には例えば赤外線センサが使用され、センサ＃２には例えばＣＣＤセンサ、センサ＃３には例えばミリ波用のセンサが使用され、センサ＃４には例えばマイクロ波用のセンサが使用される。また、センサ＃２には、例えば視野内の目標から発生される光、または図示しない送光器からの光が視野内の目標によって反射される光が入射されることになる。さらに、各センサ＃１〜＃Ｎは、所定の空間をスキャンすることが可能となる。

センサ部１１の各出力は、それぞれデータ入出力部１２で仮説データ蓄積回路１２１に送られる。仮説データ蓄積回路１２１は、一部または全部のセンサ＃１〜＃Ｎについて、センサ＃１〜＃Ｎごとにプロットデータから後述する航跡仮説を生成する。そして、仮説データ蓄積回路１２１は、航跡仮説及び必要によりプロットデータをデータ融合部１３に出力する。

データ融合部１３は、データ補正回路１３１において、入力される航跡仮説及びプロットデータについて、センサ＃１〜＃Ｎ間の時刻補正や航法データ（位置、ロール、ピッチ、ヨー等）による共通の座標系への変換を行い、次の目標航跡確立回路１３２において、複数のセンサ＃１〜＃Ｎからの航跡仮説（または、航跡仮説とプロットデータ）が一定の時間範囲内について同一経路上にあると判定したときに統合された航跡仮説とするとともに、この航跡仮説によってＭＨＴ(Moving Target Indication)処理などによって目標航跡を確定させる処理を行う。目標航跡を確定させる処理としては、統合すべきセンサ＃１〜＃Ｎの航跡仮説のうち例えば最高精度となるセンサ＃１、次に精度が高いセンサ＃６の航跡仮説を優先して選択するようにしている。なお、目標航跡を確定させる処理としては、統合すべきセンサ＃１〜＃Ｎの航跡仮説を重み付け平均して統合するようにしてもよい。

また、目標航跡確立回路１３２は、複数のセンサ＃１〜＃Ｎからの航跡仮説（または、航跡仮説とプロットデータ）が一定の時間範囲内について同一経路上にないと判定したときに、当該航跡仮説を棄却する。

なお、上記仮説データ蓄積回路１２１は、プロットデータが存在するセルをマップ情報として保持し、さらに、次スキャンで得られたマップ情報と前スキャンで保持したマップ情報との間で、このスキャン間での移動可能範囲内を示すゲート内にあるプロットデータの移動ベクトルを入力情報として保持する。さらに、仮説データ蓄積回路１２１は、ｎ（ｎは整数）スキャン分の入力情報系列をもとにｎスキャン間における連続した航跡仮説を生成している。

図２は、上記目標航跡確立回路１３２の具体的構成を示すブロック図である。図２において、２１はＣＰＵ（演算処理装置）であり、このＣＰＵ２１はバス２２を通じてプログラム記憶用ＲＯＭ２３、データ入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）２４、データ一時記憶用のＲＡＭ２５に接続されている。ＲＯＭ２３には、本実施形態に係わる仮説型プロット融合プログラムが格納されており、処理開始が指示されると、ＣＰＵ２１はＲＯＭ２３からプログラムをロードし、データ入出力インターフェース２４を介してデータを取り込んでＲＡＭ２５に一時格納し、当該ＲＡＭ２５から適宜データを読み出して、仮説型プロット融合処理を実行し、得られた仮説型プロット融合処理結果をインターフェース２４から出力する。

次に、上記構成における動作について説明する。
図３は、前スキャンにおけるマップ情報のうち、あるゲート内のセル情報と入力情報系列の一例を示している。なお、図３においては、ゲート内で距離方向へ最大移動した場合を仮定している。仮説データ蓄積回路１２１には、例えばセンサ＃１の方位方向または仰角方向（図３中横方向）に３セル、センサ＃１から距離方向（図３中縦方向）に９セルのゲートが設定される。仮説データ蓄積回路１２１は、ゲート内において、図３（ａ）に示すようにセンサ＃１からプロットデータＰ１−１が得られると、図３（ｂ）に示すように、プロットデータＰ１−１がゲート内で移動の可能性がある次スキャンのプロットデータＰ１−２を予測する。なお、ゲートについては、移動の少ない目標について、例えばセンサ＃１の方位方向または仰角方向（図３中横方向）に３セル、センサ＃１から距離方向（図３中縦方向）に６セルとしてもよい。さらに、移動が高速な目標については、例えばセンサ＃１の方位方向または仰角方向（図３中横方向）に６セル、センサ＃１から距離方向（図３中縦方向）に９セルとしてもよい。

図４は、次スキャンにおけるマップ情報のうち、あるゲート内のセル情報と出力情報系列の一例を示している。仮説データ蓄積回路１２１は、ゲート内において、図４（ａ）に示すように、センサ＃１からプロットデータＰ２−１、Ｐ２−２、Ｐ２−３が得られると、図４（ｂ）に示すように、プロットデータＰ２−１、Ｐ２−２、Ｐ２−３を符号「１」とする符号化データを生成し、この符号化データを保持している過去の前スキャンで得られる移動ベクトル（Ｐ１−１→Ｐ１−２）と比較し、図４（ｃ）に示すように、ゲート内で符号が一致する場合には「１」、一致しない場合には「０」とする復号化データを航跡仮説とする。つまり、プロットデータＰ１−１とプロットデータＰ２−１は一致するので「１」となり、プロットデータＰ１−２とプロットデータＰ２−２は一致するので「１」となり、プロットデータＰ２−３は前スキャンに無いデータであるので「０」となる。

図５は、航跡仮説として設定されたものに対して、起こり得る全ての組み合わせを航跡仮説として保持した場合の分岐の一例を示している。図５から分かるように、仮説データ蓄積回路１２１に航跡仮説を全て保持すると、指数関数的に仮説数が増加することが分かる。この場合、メモリ容量を圧迫し、後段のデータ融合部１３における処理量が増加することになる。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、移動する可能性のあるセルまでの情報で制限した場合を航跡仮説として保持するようにしている。図６から分かるように、保持する仮説数が軽減されていることが分かる。

仮説データ蓄積回路１２１は、１回目のスキャンでセンサ＃１からプロットデータＤ１が得られると、２回目のスキャンでプロットデータＤ１が予め設定されたゲート内で移動可能となるプロットデータＤ２−１，Ｄ２−２を予測して保持し、１回目のスキャンでセンサ＃１からプロットデータＤ２−１，Ｄ２−２が得られると、３回目のスキャンでプロットデータＤ２−１が予め設定されたゲート内で移動可能となるプロットデータＤ３−１，Ｄ３−２を予測して保持する。並行して、プロットデータＤ２−２が予め設定されたゲート内で移動可能となるプロットデータＤ３−３を予測して保持する。

そして、仮説データ蓄積回路１２１は、３回目のスキャンでセンサ＃１からプロットデータＤ３−１，Ｄ３−２，Ｄ３−３，Ｄ３−４が得られると、プロットデータＤ３−１，Ｄ３−２，Ｄ３−３について、４回目のスキャンで予め設定されたゲート内で移動可能となるプロットデータＤ４−１〜Ｄ４−４を予測して保持し、プロットデータＤ３−４について、航跡仮説から除外する。

なお、センサ＃２〜＃Ｎについても、センサ＃１と並行して航跡仮説の作成処理が実行される。

図７は、上記目標航跡確立回路１３２の制御処理手順を示すフローチャートである。
上記目標航跡確立回路１３２は、全センサ＃１〜＃Ｎそれぞれの航跡仮説を受信すると（ステップＳＴ７ａ）、精度の良いセンサを選択するための基準値が予め設定されているか否かの判断を行う（ステップＳＴ７ｂ）。ここで、設定されている場合（Ｙｅｓ）、目標航跡確立回路１３２は基準値より高い精度となる例えばセンサ＃１及びセンサ＃６を優先して選択し、センサ＃１及びセンサ＃６の間で航跡仮説の比較を行い（ステップＳＴ７ｃ）、一定の時間範囲内について同一経路上に航跡仮説があるか否かの判断を行う（ステップＳＴ７ｄ）。

ここで、同一経路上に航跡仮説があるならば（Ｙｅｓ）、目標航跡確立回路１３２は一致する航跡仮説の移動経路を目標航跡として確立し出力する（ステップＳＴ７ｅ）。一方、同一経路上にない航跡仮説について（Ｎｏ）、目標航跡確立回路１３２は該当する航跡仮説を棄却する（ステップＳＴ７ｆ）。

一方、上記ステップＳＴ７ｂにおいて設定されていない場合（Ｎｏ）、目標航跡確立回路１３２は全センサ＃１〜＃Ｎそれぞれの航跡仮説に対し重み付けを行って平均化し（ステップＳＴ７ｇ）、平均化したセンサ＃１〜＃Ｎ間の航跡仮説の比較を行い（ステップＳＴ７ｈ）、上記ステップＳＴ７ｄの処理に移行する。

以上のように上記実施形態では、複数のセンサ＃１〜＃Ｎから得られる複数のプロットデータを仮説データ蓄積回路１２１に保持し、仮説データ蓄積回路１２１において、前スキャンのプロットデータに対して検出対象目標の移動範囲で決定されるゲート内で、移動の可能性がある次スキャンのプロットデータまでの移動ベクトルから航跡仮説を作成し、目標航跡確立回路１３２にてセンサ＃１〜＃Ｎ間で一定時間内で合致する航跡仮説を目標航跡として選択し、合致しない航跡仮説を棄却するようにしている。

従って、目標の有無に関わらずデータ融合処理を確実に実行できるとともに、目標航跡を確立する際の効率を高めることができる。

また、上記実施形態では、目標航跡確立回路１３２において、統合すべきセンサ＃１〜＃Ｎのうち予め設定された基準値を満たすセンサ＃１及びセンサ＃６を優先して選択し、また、全センサ＃１〜＃Ｎで得られた航跡仮説を重み付け平均するようにしている。従って、予め設定された基準値を満たすセンサ＃１及びセンサ＃６を優先して選択する場合、目標航跡を確立する際の効率をさらに高めることができ、重み付け平均する場合には、データを漏れることなく使用して目標航跡を確立することができる。

さらに、航跡仮説及びプロットデータについて、センサ＃１〜＃Ｎ間の時刻補正、航法データによる共通の座標系への変換処理を行うデータ補正回路１３１を備えることで、センサ＃１〜＃Ｎ間で共通の座標系を使用可能となり、これにより如何なるタイプのセンサを使用しても、目標航跡を精度よく確立することができる。

（変形例）
本実施形態の変形例として、仮説データ蓄積回路１２１において直交座標を極座標に変換するものであってもよい。このようにすれば、極座標に変換することで、前スキャンで設定する特定方向が放射線状だけになり、仮定する入力情報系列の数が軽減可能となる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、互いに異なる種類のセンサ＃１〜＃Ｎを使用する例について説明した。しかしこれに限ることなく、同じ種類のセンサ＃１〜＃Ｎを揃えるようにしてもよい。この場合、データ融合部１３に目標航跡確立回路１３２のみを設けるものでもよい。このようにすれば、簡易な構成でデータ融合処理を実現できる。

また、上記実施形態で説明した個々の処理は、コンピュータプログラムによってソフトウェア処理することが可能である。

その他、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１…センサ部、１２…データ入出力部、１３…データ融合部、１２１…仮説データ蓄積回路、１３１…データ補正回路、１３２…目標航跡確立回路、＃１〜＃Ｎ…センサ。

Claims (7)

1. 複数のセンサによりｎ（ｎは整数）回のスキャンで得られる複数のプロットデータを用いて統合した目標航跡を確立するプロット融合方法において、
   各センサで前記プロットデータが存在するセルをマップ情報として保持し、
   過去の前スキャンのプロットデータに対して検出対象目標の移動範囲で決定されるゲート内で、移動の可能性がある次スキャンのプロットデータまでの移動ベクトルを入力情報として、次スキャンで得られたマップ情報と前スキャンで保持したマップ情報とに基づいて、前記ｎスキャンまでの入力情報系列から航跡仮説を作成し、
   前記各センサによる航跡仮説について所定時間内の移動経路が前記複数のセンサ間で合致する航跡仮説を統合して前記目標航跡とし、合致しない航跡仮説を棄却することを特徴とするプロット融合方法。
2. 異種センサによりｎ（ｎは整数）回のスキャンで得られる複数のプロットデータを用いて統合した目標航跡を確立するプロット融合方法において、
   各センサで前記プロットデータが存在するセルをマップ情報として保持し、
   過去の前スキャンのプロットデータに対して検出対象目標の移動範囲で決定されるゲート内で、移動の可能性がある次スキャンのプロットデータまでの移動ベクトルを入力情報として、次スキャンで得られたマップ情報と前スキャンで保持したマップ情報とに基づいて、前記ｎスキャンまでの入力情報系列から航跡仮説を作成し、
   前記各センサによる航跡仮説について異種センサによるプロットデータが航跡仮説に対応する移動経路と所定時間内で合致する航跡仮説を統合して前記目標航跡とし、合致しない航跡仮説を棄却することを特徴とするプロット融合方法。
3. 前記目標航跡を作成することは、統合すべきセンサの航跡仮説のうち予め設定された基準値より高い精度のセンサの航跡仮説を優先して選択する、または、重み付け平均することを特徴とする請求項２記載のプロット融合方法。
4. 複数のセンサによりｎ（ｎは整数）回のスキャンで得られる複数のプロットデータを用いて統合した目標航跡を確立するプロット融合装置において、
   各センサで前記プロットデータが存在するセルをマップ情報として保持し、過去の前スキャンのプロットデータに対して検出対象目標の移動範囲で決定されるゲート内で、移動の可能性がある次スキャンのプロットデータまでの移動ベクトルを入力情報として、次スキャンで得られたマップ情報と前スキャンで保持したマップ情報とに基づいて、前記ｎスキャンまでの入力情報系列から航跡仮説を作成する航跡仮説作成手段と、
   前記各センサによる航跡仮説について所定時間内の移動経路が前記複数のセンサ間で合致する航跡仮説を統合して前記目標航跡とし、合致しない航跡仮説を棄却する目標航跡確立手段とを具備することを特徴とするプロット融合装置。
5. 異種センサによりｎ（ｎは整数）回のスキャンで得られる複数のプロットデータを用いて統合した目標航跡を確立するプロット融合装置において、
   各センサで前記プロットデータが存在するセルをマップ情報として保持し、過去の前スキャンのプロットデータに対して検出対象目標の移動範囲で決定されるゲート内で、移動の可能性がある次スキャンのプロットデータまでの移動ベクトルを入力情報として、次スキャンで得られたマップ情報と前スキャンで保持したマップ情報とに基づいて、前記ｎスキャンまでの入力情報系列から航跡仮説を作成する航跡仮説作成手段と、
   前記各センサによる航跡仮説について異種センサによるプロットデータが航跡仮説に対応する移動経路と所定時間内で合致する航跡仮説を統合して前記目標航跡とし、合致しない航跡仮説を棄却する目標航跡確立手段とを具備することを特徴とするプロット融合装置。
6. 前記目標航跡確立手段は、統合すべきセンサの航跡仮説のうち予め設定された基準値より高い精度のセンサの航跡仮説を優先して選択する、または、重み付け平均することを特徴とする請求項５記載のプロット融合装置。
7. さらに、前記航跡仮説作成手段で得られる航跡仮説及びプロットデータについて、センサ間の時刻補正、航法データによる共通の座標系への変換処理を行うデータ補正手段を備えることを特徴とする請求項５記載のプロット融合装置。

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