JP6125177B2 - 目標追跡装置及びその方法並びにプログラム - Google Patents
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Description
操作・表示部104は、航跡維持部101から入力される各目標の航跡を表示画面に表示する。
センサ105は、例えば、レーダ装置等のアクティブセンサや、赤外線カメラ又はビデオカメラ等のパッシブセンサであって、取得した受信信号に基づいて観測値を生成し、生成した観測値を航跡維持部101に出力する。
航跡生成部102は、入力した観測値と各仮航跡との相関をとり(ステップS102)、観測値と仮航跡の対応関係を決定する。
航跡生成部102は、誤警報の航跡を目標の航跡と判定する第1種の誤り率と、目標の航跡を誤警報の航跡と判定する第2種の誤り率と、目標の検出確率と、誤警報の検出確率と、仮航跡をスキャンするスキャン回数と、仮航跡のスキャンにおける仮航跡更新回数とに基づいて、ステップS103からステップS108までの処理を行う。
航跡生成部102は、各仮航跡の尤度比を算出する(ステップS103)。
航跡生成部102は、ステップS103において算出した仮航跡の尤度比が下限閾値TL以下であるか否かを判定する(ステップS104)。仮航跡の尤度比が下限閾値TL以下である場合(ステップS104:YES)、航跡生成部102は、当該仮航跡を破棄し(ステップS108)、次の仮航跡に対する処理を行う。
一方、仮航跡の尤度比が下限閾値TL以下でない場合(ステップS104:NO)、航跡生成部102は、仮航跡の尤度比が上限閾値TU以上であるか否かを判定する(ステップS105)。
一方、仮航跡の尤度比が上限閾値TU以上でない場合(ステップS105:NO)、航跡生成部102は、当該仮航跡を仮航跡のままとして、次の仮航跡に対する処理を行う。
航跡生成部102は、観測値が入力されるごとに、上述のように仮航跡に対する処理を行う。
また、目標追跡装置における動作モードとして、捜索モードにて航跡確立を行った後、捜索モードよりも追跡性能が向上するように、信号対雑音比や観測間隔を改善した追跡モードを用いて、目標の追跡を行う目標追跡装置でも、航跡確立する航跡数を直接制御することができない。そのため、目標追跡装置が有する追跡モードという資源に余裕があっても、航跡生成部102において仮航跡が目標の航跡と判定されるまで、目標追跡装置が有する資源を有効に活用することができないという課題がある。
図1は、第1の実施形態における目標追跡装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の目標追跡装置は、航跡維持部1、航跡生成部2、資源管理部3、操作・表示部4、及び、センサ5を具備している。目標追跡装置は、センサ5が取得する観測値に基づいて、目標の航跡を算出し、その結果を表示する。
本実施形態における目標追跡装置では、自装置が有するハードウェア資源であって目標の探索に用いるハードウェア資源の利用状況を資源管理部3が把握する。資源管理部3が、把握した情報に基づいて、航跡生成部2における仮航跡に対する判定条件を制御することにより、自装置が有するハードウェア資源の有効利用を図る。
また、航跡生成部2は、各仮航跡に対して尤度比を算出し、算出した尤度比に基づいて、仮航跡を目標の航跡であるか否かの判定をする。また、航跡生成部2は、仮航跡を誤警報の航跡であるか否かの判定し、仮航跡が誤警報の航跡と判定した場合、当該仮航跡を削除する。
例えば、目標の移動速度が速い場合や、狭い範囲に複数の目標が存在する可能性が高い場合などには、センサ5は追跡モードの処理を行う頻度を高くする。また、センサ5がアクティブセンサである場合、センサ5は航跡に対応する方向又は領域に対して送信する送信パルスの電力を高くしたり、送信パルスのパルス幅を広くしたり、送信デューティ比(送信パルス幅と送信パルス間隔の比率)を高くしたりする。すなわち、追跡モードでは捜索モードより長い時間、高いエネルギーを用いて目標の追跡を行ようにする。
また、センサ5は、追跡モードにおいて、航跡に対応する方向又は領域から受信する受信信号において積分するパルス数を増やしたり、受信信号に対する信号処理に掛ける時間を長くしたりする。また、センサ5が複数のレーダ装置等で構成される場合、目標毎に観測するセンサを割り当てたり、目標の数等に応じて、捜索モードと追跡モードとに割り当てるレーダ装置の数を選択するようにしてもよい。
操作・表示部4は、航跡維持部1から入力される航跡を表示画面に表示する。
相関判定部11には、観測値が入力される。相関判定部11は、入力される観測値と、航跡記憶部10に記憶されている各目標の航跡との相関をとる。具体的には、相関判定部11は、航跡記憶部10に記憶されている航跡情報を順に読み出し、読み出した航跡情報の予測値に基づいて目標の相関ゲートを設定する。相関判定部11は、読み出した航跡情報の予測値に含まれる状態ベクトル、及び共分散行列から相関ゲートを算出して設定する。
相関判定部11は、観測値により示される状態ベクトルが設定した相関ゲート内に含まれるか否かを判定する。相関判定部11は、観測値が相関ゲート内に含まれる場合、相関ゲートに対応する航跡の航跡番号と当該観測値との対応関係をフィルタリング処理部12に通知する。一方、相関判定部11は、観測値が相関ゲート内に含まれない場合、当該観測値と航跡との相関がないと判定する。相関判定部11は、航跡記憶部10に記憶されている全ての航跡と相関がない観測値を航跡生成部2に出力する。
相関判定部21は、観測値により示される状態ベクトルが設定した相関ゲートに含まれるか否かを判定する。相関判定部21は、観測値が相関ゲート内に含まれる場合、相関ゲートに対応する仮航跡の仮航跡番号と当該観測値との対応関係をフィルタリング処理部23に通知する。相関判定部21は、仮航跡記憶部20に記憶されている全ての仮航跡と相関がない観測値を仮航跡生成部22に出力する。
1.H0を採択、仮航跡が誤警報の航跡である。
2.H1を採択、仮航跡が目標の航跡である。
3.H0及びH1のいずれも採択せず、仮航跡の判定処理を継続する。
尤度比判定部27は、仮航跡情報に含まれる尤度比STが上限閾値TU以上である場合、対立仮説H1を採択してこの仮航跡情報に対応する仮航跡を目標の航跡であると判定し、航跡に確立することを決定する。このとき、尤度比判定部27は、航跡に確立する仮航跡の仮航跡情報を仮航跡記憶部20から読み出し、読み出した仮航跡情報を航跡情報として航跡記憶部10に記憶させる。また、尤度比判定部27は、航跡に確立した仮航跡の仮航跡情報を仮航跡記憶部20から削除する。
尤度比判定部27は、尤度比STが上限閾値TU以上でなく、かつ下限閾値TL以下でもない仮航跡情報に関しては、仮航跡として仮航跡記憶部20に記憶させておき、仮航跡として判定対象にしておく。
同図のフローチャートに例示するように、航跡生成部2において相関判定部21は航跡維持部1から観測値を入力する(ステップS1)。
相関ゲート生成部24は、仮航跡記憶部20に記憶されている仮航跡情報の予測値を観測値の観測時刻に基づいて更新する。相関判定部21は、入力した観測値と仮航跡記憶部20に記憶されている各仮航跡情報との相関をとる。相関判定部21は、各仮航跡情報と観測値との相関に基づいて、観測値と仮航跡の対応関係を決定する(ステップS2)。
尤度比判定部27は、仮航跡記憶部20から仮航跡情報を読み出し(ステップS4)、読み出した仮航跡情報に含まれる尤度比STが下限閾値TL以下であるか否かを判定する(ステップS5)。
一方、尤度比STが下限閾値TL以下でない場合(ステップS5:NO)、尤度比判定部27は、読み出した仮航跡情報に含まれる尤度比STが上限閾値TU以上であるか否かを判定する(ステップS6)。
一方、尤度比STが上位J番目以内である場合(ステップS7:YES)、尤度比判定部27は、読み出した仮航跡情報に対応する仮航跡を目標の航跡と判定すること、すなわち航跡確立することを決定し(ステップS8)、当該仮航跡情報を航跡維持部1に新たな航跡情報として出力し(ステップS9)、処理をステップS4に戻して次の仮航跡に対する処理を行う。尤度比STが上限閾値TU以上である場合と同様に、航跡維持部1に出力された航跡情報には、航跡維持部1において航跡番号が割り当てられる。仮航跡番号が航跡番号に置き換えられた新たな航跡情報は、航跡記憶部10に記憶されることにより、航跡維持部1に登録される。
一方、いずれの仮航跡とも対応付けられていない観測値がある場合(ステップS11:NO)、仮航跡生成部22は、いずれの仮航跡とも対応付けられなかった観測値ごとに仮航跡情報を生成し、生成した仮航跡情報を仮航跡記憶部20に書き込み記憶させ(ステップS12)、処理を終了する。
資源管理部3は、(Nmax−Nnow)個の仮航跡を航跡に確立させる制御を航跡生成部2に対して行う。具体的には、資源管理部3は、J=(Nmax−Nnow)とした制御データを生成し、生成した制御データを航跡生成部2の尤度比判定部27に出力する。すなわち、(Nmax−Nnow)個の仮航跡が、航跡に確立されるように航跡生成部2を制御する。
また、目標追跡装置の動作開始から時間が経過していない場合や目標の消失が発生しない場合、航跡生成部2が目標の航跡と判定した数の累積値が、航跡維持部1において処理されている航跡の数と一致するため、目標の航跡として登録された航跡の数を累積することによって航跡維持部1において利用されていない計算資源を把握するように構成することができる。
第1の実施形態では、航跡維持部1における計算資源の利用状況に応じて上位J番目までの仮航跡を目標の航跡にする制御を行う構成について説明した。第2の実施形態における目標追跡装置では、仮航跡を目標の航跡とする際に、仮航跡の尤度比STにも着目した制御を行う。
図6は、第2の実施形態における目標追跡装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の目標追跡装置は、航跡維持部1、航跡生成部2、資源管理部3a、操作・表示部4、及び、センサ5を具備している。本実施形態の目標追跡装置は、第1の実施形態における目標追跡装置と同様に、センサ5から入力される観測値に基づいて、目標の航跡を算出し、その結果を表示する。
資源管理部3aは、「上位J番目」におけるJの値と資源管理用閾値TMとを含む制御データを用いて航跡生成部2を制御する。資源管理用閾値TMは、予め定められる値であって仮航跡を目標の航跡と判定する際に用いる尤度比STに対する条件である。この資源管理用閾値TMは下記(6)式により算出される。
同図のフローチャートに例示するように、航跡生成部2において相関判定部21は航跡維持部1から観測値を入力する(ステップS31)。
尤度比算出部26は、仮航跡記憶部20に記憶されている仮航跡情報を順に読み出し、読み出した仮航跡情報の尤度比STを算出する。尤度比算出部26は、算出した尤度比STを仮航跡記憶部20に書き込み記憶させる(ステップS33)。
尤度比判定部27は、仮航跡記憶部20から仮航跡情報を読み出し(ステップS34)、読み出した仮航跡情報に含まれる尤度比STが下限閾値TL以下であるか否かを判定する(ステップS35)。
一方、尤度比STが下限閾値TL以下でない場合(ステップS35:NO)、尤度比判定部27は、読み出した仮航跡情報に含まれる尤度比STが上限閾値TU以上であるか否かを判定する(ステップS36)。
一方、尤度比STが上位J番目以内であり、かつ尤度比STが資源管理用閾値TM以上である場合(ステップS37:YES)、尤度比判定部27は、読み出した仮航跡情報に対応する仮航跡を目標の航跡と判定すること、すなわち航跡確立することを決定し(ステップS38)、当該仮航跡情報を航跡維持部1に新たな航跡情報として出力し(ステップS39)、処理をステップS4に戻して次の仮航跡に対する処理を行う。尤度比STが上限閾値TU以上である場合と同様に、航跡維持部1に出力された航跡情報には、航跡維持部1において航跡番号が割り当てられる。仮航跡番号が航跡番号に置き換えられた新たな航跡情報は、航跡記憶部10に記憶されることにより、航跡維持部1に登録される。
一方、いずれの仮航跡とも対応付けられていない観測値がある場合(ステップS41:NO)、仮航跡生成部22は、いずれの仮航跡とも対応付けられなかった観測値ごとに仮航跡情報を生成し、生成した仮航跡情報を仮航跡記憶部20に書き込み記憶させ(ステップS42)、処理を終了する。
本実施形態における資源管理部3aは、第1の実施形態における資源管理部3と同様に、航跡維持部1が有する計算資源を有効に利用できるように、航跡生成部2を制御する。資源管理部3aは、尤度比STが上位J番目以内であるという条件に、尤度比STが資源管理用閾値TM以上であるという条件を加えた制御データにより航跡生成部2を制御している。このように、航跡に確立させる仮航跡の尤度比ST(信頼度)を考慮することにより、誤警報の航跡である可能性が高い仮航跡が航跡として確立されることを抑制する。その結果、航跡維持部1の計算資源を無駄に利用することを抑えつつ、計算資源を有効に利用することができる。
また、本実施形態では資源管理用閾値TMを(6)式で算出する説明をしたが、これに限ることなく、下記(7)式及び(8)式を用いて資源管理用閾値TMを算出するようにしてもよい。ただし、αM≧αとする。
例えば、上記の実施形態では、目標追跡装置を1つの装置として構成した例を示したが複数の装置を通信回線等で接続して構成してもよい。また、上記の実施形態では、SPRT法に基づいて尤度比STを算出する構成例を示したが、M/N法などに基づいて尤度比STを算出するようにしてもよい。
2 航跡生成部
3、3a 資源管理部
4 操作・表示部
5 センサ
10 航跡記憶部
11 相関判定部
12 フィルタリング処理部
13 相関ゲート生成部
20 仮航跡記憶部
21 相関判定部
22 仮航跡生成部
23 フィルタリング処理部
24 相関ゲート生成部
25 スキャン回数更新部
26 尤度比算出部
27 尤度比判定部
101 航跡維持部
102 航跡生成部
103 資源管理部
104 操作・表示部
105 センサ
Claims (6)
- n個(nは1以上)のセンサから観測値を入力し、目標の航跡と相関のある観測値に基づいて前記航跡を更新することより、前記航跡を維持する航跡維持部と、
前記航跡維持部から入力される前記観測値に基づいて、仮航跡と前記仮航跡が目標の航跡である確からしさを示す尤度比とを算出し、前記仮航跡の尤度比が第1の判定条件又は第2の判定条件を満たす場合に該仮航跡を航跡として前記航跡維持部に登録する航跡生成部と、
自装置において目標の探索に用いるハードウェア資源のうち、現在利用していないハードウェア資源に対応する数の仮航跡を目標の航跡と判定するように前記第2の判定条件を決定する資源管理部と
を具備し、
前記第1の判定条件は、仮航跡を航跡として登録するか否かの判定に用いる上限閾値以上の尤度比を仮航跡が有することである
ことを特徴とする目標追跡装置。 - 前記資源管理部は、
所定の閾値以上の尤度比を有する仮航跡であるか否かの条件を前記第2の判定条件に含める
ことを特徴とする請求項1に記載の目標追跡装置。 - n個(nは1以上)のセンサから観測値を入力し、目標の航跡と相関のある観測値に基づいて前記航跡を更新することより、前記航跡を維持する航跡維持ステップと、
前記航跡維持ステップで入力される前記観測値に基づいて、仮航跡と前記仮航跡が目標の航跡である確からしさを示す尤度比とを算出し、前記仮航跡の尤度比が第1の判定条件又は第2の判定条件を満たす場合に該仮航跡を航跡として登録する航跡生成ステップと、
自装置において目標の探索に用いるハードウェア資源のうち、現在利用していないハードウェア資源に対応する数の仮航跡を目標の航跡と判定するように前記第2の判定条件を決定する資源管理ステップと
を有し、
前記第1の判定条件は、仮航跡を航跡として登録するか否かの判定に用いる上限閾値以上の尤度比を仮航跡が有することである
ことを特徴とする目標追跡方法。 - 前記資源管理ステップでは、
所定の閾値以上の尤度比を有する仮航跡であるか否かの条件を前記第2の判定条件に含める
ことを特徴とする請求項3に記載の目標追跡方法。 - 目標追跡装置が有するコンピュータに、
n個(nは1以上)のセンサから観測値を入力し、目標の航跡と相関のある観測値に基づいて前記航跡を更新することより、前記航跡を維持する航跡維持ステップと、
前記航跡維持ステップで入力される前記観測値に基づいて、仮航跡と前記仮航跡が目標の航跡である確からしさを示す尤度比とを算出し、前記仮航跡の尤度比が第1の判定条件又は第2の判定条件を満たす場合に該仮航跡を航跡として登録する航跡生成ステップと、
自装置において目標の探索に用いるハードウェア資源のうち、現在利用していないハードウェア資源に対応する数の仮航跡を目標の航跡と判定するように前記第2の判定条件を決定する資源管理ステップと
を実行させ、
前記第1の判定条件を、仮航跡を航跡として登録するか否かの判定に用いる上限閾値以上の尤度比を仮航跡が有することとする、
プログラム。 - 前記資源管理ステップでは、
所定の閾値以上の尤度比を有する仮航跡であるか否かの条件を前記第2の判定条件に含める
ことを特徴とする請求項5に記載のプログラム。
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Publications (3)
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