JP6409310B2 - 追尾処理装置、中央処理装置、監視装置、追尾処理方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、航空機または船舶等の乗物を追尾する追尾処理装置、中央処理装置、監視装置、追尾処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。

航空機や潜水艇等の乗物を目標とし、目標に対してパルス信号を送信し、目標で反射された信号を受信することにより目標を探知する監視装置としては、レーダ装置やソナー装置が実用されている。また、複数の監視装置で得られた情報を統合し、より高精度な広域の監視を行うための中央処理装置が実用されている。監視装置は、目標からの受信信号に対して信号処理を実施し、目標の位置情報を含む探知データを抽出する。中央処理装置は、複数の監視装置で検出された探知データに対して追尾処理を実施し、目標の位置と速度を示す航跡を更新する。
監視装置において、距離分解能の向上と探知能力の向上を両立させるため、パルス信号に対して周波数変調をかけて目標に送信し、目標からの受信信号に対して参照信号による復調を行うパルス圧縮処理が行われている。

パルス圧縮処理は、距離分解能の向上と探知能力の向上を両立させるための技術であるが、目標が監視装置の視線方向に速度を持っている場合、目標で信号が反射される際にドップラ・シフトが発生する。そのため、受信信号の復調時に目標までの距離が実際の距離とずれて検出されてしまう。パルス圧縮では一般的に、時間に対して線形で送信周波数を上げる（または下げる）チャープ信号が用いられるが、この場合、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差は式１で表される。

式１において、ΔＲはドップラ・シフトにより発生する距離誤差を示す。ｆ０は送信する周波数の中心周波数を示す。ｔｐはパルス信号を送信する時間、つまりパルス幅を示す。Ｖｒは監視装置の視線方向の目標の移動速度を示す。Δｆは変調させる周波数の変化量を示す。

中央処理装置の追尾処理として、探知データと航跡が同一の目標のものであることを検査するための相関処理と、探知データに含まれる観測誤差を低減して航跡を更新するための平滑化処理とが行われるものがある。

追尾フィルタによる平滑化処理を実行する前にドップラ・シフトによる誤差を観測値から除去する方法の一例が特許文献１に開示されている。この文献に開示された方法では、信号処理において受信信号に対して、設定の異なる複数の参照信号による並列した復調処理を行い、受信信号の振幅が最大となる参照信号により目標の接近速度を算出している。そして、算出された接近速度に起因する距離誤差を観測値から取り除いた後、追尾フィルタによる平滑化処理を行っている。

特開２００２−１３１４２３号公報

平滑化処理においては、平均が０である確率分布に従ってランダムに発生する観測誤差に関しては、平滑化により誤差の影響を０に近づけることが可能である。しかし、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差は、バイアス誤差であるため、平滑化処理で低減することができず、航跡の位置が目標からずれるという問題がある。
探知データと航跡に生じているバイアス誤差がほぼ同一であれば、相関処理自体には、問題はない。しかし、式１から明らかであるように、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差は、送信信号の周波数やパルス幅に依存するため、これら送信信号の諸元が変化するとバイアス誤差の発生量が変化し、相関処理において正しく探知データと航跡の相関を取ることができなくなる問題がある。
また、特許文献１に開示された方法を用いると、設定の異なる複数の参照信号による復調処理を行う必要があるため信号処理にかかる負荷が増大するという問題がある。

本発明は上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、信号処理にかかる負荷を軽減し、追尾処理の精度向上を可能にした追尾処理装置、中央処理装置、監視装置、追尾処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の追尾処理装置は、
周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号である受信信号を復調し、前記復調後の受信信号により前記目標までの距離および方位角を算出し、前記距離および方位角を含む位置情報ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを出力する監視装置と、
前記監視装置の視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記距離誤差に基づき補正位置情報を求める距離補正手段と、前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定する相関手段と、前記相関手段により相関があると判定された場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する平滑化手段とを含む中央処理装置と、
を有する構成である。

また、本発明の中央処理装置は、
周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号を復調することで算出される前記目標までの距離および方位角を含む位置情報、ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを監視装置から受信すると、自装置の視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記距離誤差に基づき補正位置情報を求める距離補正手段と、
前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定する相関手段と、
前記相関手段により相関があると判定された場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する平滑化手段と、
を有する構成である。

また、本発明の監視装置は、
周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号である受信信号を出力する送受信手段と、
前記送受信手段を介して受信する受信信号を復調し、前記復調後の受信信号により前記目標までの距離および方位角を算出し、前記距離および方位角ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを出力する信号処理手段と、
自装置の視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記距離誤差に基づき補正位置情報を求める距離補正手段と、
前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定する相関手段と、
前記相関手段により相関があると判定された場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する平滑化手段と、
を有する構成である。

また、本発明の追尾処理方法は、
周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、
前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号である受信信号を復調し、
前記復調後の受信信号により前記目標までの距離および方位角を算出し、
前記距離および方位角を含む位置情報ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを生成し、
視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、
前記距離誤差に基づき補正位置情報を求め、
前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定し、
前記相関検査により前記補正位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新するものである。

さらに、本発明のプログラムは、コンピュータに、
周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号を復調することで算出される前記目標までの距離および方位角を含む位置情報、ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを受信すると、視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出する手順と、
前記距離誤差に基づき補正位置情報を求める手順と、
前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定する手順と、
前記相関検査により前記補正位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する手順を実行させるものである。

本発明によれば、目標追尾のための信号処理にかかる負荷を軽減し、追尾処理の精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態の追尾処理装置の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の追尾処理装置の一構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の追尾処理方法の手順を示すフローチャートである。 図２に示した距離補正部による処理を説明するための図である。 第２の実施形態の追尾処理装置の一構成例を示すブロック図である。 第３の実施形態の追尾処理装置の一構成例を示すブロック図である。

本発明の一実施形態の追尾処理装置の構成を説明する。図１は本発明の一実施形態の追尾処理装置の構成例を示すブロック図である。
追尾処理装置は、パルス圧縮処理を用いて目標を検出する監視装置４と、目標の位置を示す情報である位置情報を含む探知データを監視装置４から取得する中央処理装置５とを有する。探知データには、位置情報の他に、目標の検出時刻、パルス圧縮処理に用いられた信号のパルス幅および周波数の情報が含まれている。
中央処理装置５は、距離補正手段１６と、相関手段１７と、平滑化手段１８とを有する。距離補正手段１６は、探知データを受信すると、目標の航跡を探知データに含まれる検出時刻まで予測する。航跡は目標の位置および速度を含む情報である。そして、距離補正手段１６は、探知データに含まれる、補正前の位置情報と、予測した航跡との相関を調べるための簡易相関検査を行う。簡易相関検査の結果、位置情報と航跡が相関する可能性がある場合、距離補正手段１６は、監視装置４の視線方向の航跡の速度と、探知データに含まれるパルス幅および周波数の情報とに基づいて、ドップラ・シフトによって発生した距離誤差を算出する。さらに、距離補正手段１６は、位置情報から距離誤差を除去したデータである補正位置情報を求める。
相関手段１７は、距離補正手段１６が算出した補正位置情報を用いて、航跡と補正位置情報の相関検査を行って、これらのデータの対象が同一の目標であるか否かを判定する。平滑化手段１８は、相関手段１７によって相関があると判定されると、航跡と相関する補正位置情報に基いて、追尾フィルタにより航跡の位置および速度を更新する。
上述の追尾処理装置では、探知データと予測された航跡との相関を確認し、航跡の速度ならびに変調信号のパルス幅および周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによる距離誤差を位置情報から除去した後、相関処理および平滑化処理を行う。距離誤差が取り除かれた位置情報を用いて相関処理および平滑化処理が行われ、航跡の位置および速度が更新されるため、追尾処理の精度向上を図れる。
以下に、本発明の追尾処理装置の実施形態を詳しく説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態の追尾処理装置の構成を説明する。図２は本実施形態の追尾処理装置の一構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、追尾処理装置は、パルス圧縮処理を用いて目標を検出する複数の監視装置４と、複数の監視装置４から探知データを収集する中央処理装置５とを有する。
監視装置４は、送受信部１０および信号処理部９を有する。送受信部１０は、パルス信号に対して周波数変調をかけた信号である変調信号２を目標１に向けて送信し、変調信号２が目標１で反射した信号である受信信号３を信号処理部９に出力する。
信号処理部９は、送受信部１０から受け取る受信信号３を参照信号により復調し、目標１の検出を行う。そして、信号処理部９は、目標１を検出すると、変調信号２の送信方向と変調信号２の送信から受信信号３の受信までの時間の情報により、目標１の位置情報を算出する。ここでは、位置情報は、監視装置４を中心とした目標１までの距離およびその方位角で表される極座標（距離、方位角）で算出される。さらに、信号処理部９は、位置情報と、変調信号２の諸元（目標１の検出時刻、パルス幅、送信周波数の中心周波数、変調させた周波数の変化量）の情報とを含む探知データを生成して中央処理装置５に出力する。

中央処理装置５は、図２に示すように、距離補正部６、相関部７および平滑化部８を有する。距離補正部６、相関部７および平滑化部８のそれぞれは図１に示した距離補正手段１６、相関手段１７および平滑化手段１８のそれぞれに相当する。
距離補正部６は、監視装置４から探知データを受信すると、探知データに含まれる検出時刻で予測される航跡と探知データに含まれる位置情報との簡易相関検査を行う。そして、航跡と位置情報に相関がある場合、距離補正部６は、監視装置４の視線方向の航跡の速度および探知データに含まれるパルス幅および周波数の情報に基づいて、位置情報の距離補正量を算出する。さらに、距離補正部６は、算出した距離補正量を位置情報から除去し、補正後の位置情報を相関部７に出力する。なお、距離補正量はドップラ・シフトによって発生する距離誤差に相当する。
相関部７は、補正後の位置情報と航跡の相関検査を行い、補正後の位置情報と航跡に相関があるか否かを判定する。
平滑化部８は、相関部７による相関検査の結果が「相関あり」の場合、航跡と補正後の位置情報に基づいて、追尾フィルタにより航跡の位置および速度を更新する。
距離補正部６、相関部７および平滑化部８はそれぞれの機能を実行するための専用の回路で構成されている。なお、距離補正部６、相関部７および平滑化部８のそれぞれの情報処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がプログラムを実行することで、実現するようにしてもよい。例えば、ＣＰＵ（不図示）と、プログラムを記憶するメモリ（不図示）とが中央処理装置５に設けられ、ＣＰＵがプログラムを実行することで、距離補正部６、相関部７および平滑化部８が中央処理装置５に仮想的に構成されてもよい。

次に、本実施形態の追尾処理装置による追尾処理方法を説明する。
図３は本実施形態の追尾処理方法の手順を示すフローチャートである。図４は図２に示した距離補正部による処理を説明するための図である。ここでは、目標１が監視装置４の視線方向に移動速度を持っている場合で説明する。また、追尾処理装置に、ｎ（ｎは２以上の整数）個の監視装置４が設けられているものとする。
監視装置４は、変調信号２を目標１に送信し、この変調信号２が目標１で反射した受信信号３が入力される。監視装置４は、入力される受信信号３に対して、参照信号による復調を行って目標１を検出する。目標１が検出されると、監視装置４は、目標１の位置情報および変調信号２の諸元の情報を含む探知データを中央処理装置５に出力する。このときの位置情報となる極座標（距離、方位角）を（Ｒｄ、ＡＺｄ）とする。目標１が監視装置４の視線方向に移動速度を持っているので、受信信号３にドップラ・シフトが発生し、探知データの位置情報にドップラ・シフトによる誤差が含まれる。
中央処理装置５は、複数の監視装置４から探知データを受信すると（図３に示すステップ１０１）、探知データに対して、距離補正部６、相関部７および平滑化部８は、以下のように処理を行う。

距離補正部６は、監視装置４から受信する探知データに含まれる位置情報と平滑化部８から受け取る航跡の簡易相関検査を実施する（図３に示すステップ１０２）。距離補正部６は、簡易相関検査を実施する際、式２に基づいて、探知データに含まれる検出時刻における航跡の位置を予測する。

式２において、Ｘｔ（ｋ）は予測後の航跡位置（Ｘ軸）を示す。Ｘｔｆ（ｋ−１）は、平滑化部８による前回の平滑化処理後の航跡位置（Ｘ軸）を示す。Ｙｔ（ｋ）は予測後の航跡位置（Ｙ軸）を示す。Ｙｔｆ（ｋ−１）は、平滑化部８による前回の平滑化処理後の航跡位置（Ｙ軸）を示す。Ｖｘ（ｋ−１）は、平滑化部８による前回の平滑化処理後の航跡速度（Ｘ軸）を示す。Ｖｙ（ｋ−１）は、平滑化部８による前回の平滑化処理後の航跡速度（Ｙ軸）を示す。ΔＴは前回の平滑化処理結果の航跡の時刻と今回の探知データに含まれる検出時刻の差分を示す。

予測後の航跡の位置は直交座標（Ｘ、Ｙ）で表現されているため、距離補正部６は、航跡の位置を、探知データに含まれる位置情報と同じように、極座標（距離、方位角）に変換する。具体的には、距離補正部６は、式２に示される直交座標（Ｘｔ（ｋ）、Ｙｔ（ｋ））を極座標（Ｒｔ、ＡＺｔ）に変換する。座標変換後、距離補正部６は、式３および式４を満たすか否かを判定し（図３に示すステップ１０３）、式３および式４を満たす場合、簡易相関検査を合格とし、予測後の航跡と探知データは相関する可能性があると判定する。

式３において、Ｒｄは探知データの位置情報における距離を示す。Ｒｔは予測後の航跡の距離を示す。Ｔｈｒは簡易相関検査の距離方向の閾値を示す。式４において、ＡＺｄは探知データの位置情報における方位角を示す。ＡＺｔは予測後の航跡の方位角を示す。Ｔｈａｚは簡易相関検査の方位方向の閾値を示す。なお、探知データの位置情報と簡易相関検査に合格する航跡が複数ある場合、それぞれの航跡が探知データと相関する可能性がある航跡となる。
距離補正部６における簡易相関検査の概要を図４（ａ）に示す。図中の符号２０１、２０２および２０３は航跡を示す。符号２０４は探知データの位置情報を示す。符号４−ｊ（ｊは１以上ｎ以下の任意の整数）は探知データ２０４を検出した監視装置を示す。図４（ａ）は、航跡２０１および航跡２０２が相関検査に合格し、探知データ２０４と相関する可能性がある航跡となったことを示す。

探知データと相関する可能性がある航跡においては、距離補正部６は、式５に基づいて、探知データを出力した監視装置４の視線方向の航跡の速度を算出する。

式５において、Ｖｒは監視装置４の視線方向の航跡の速度を示す。ｓｑｒｔは平方根を取ることを示す。Ｘｔは航跡の位置（Ｘ軸）を示す。Ｘｓは監視装置４の位置（Ｘ軸）を示す。Ｙｔは航跡の位置（Ｙ軸）を示す。Ｙｓは監視装置４の位置（Ｙ軸）を示す。Ｖｘは航跡の速度（Ｘ軸方向）を示す。Ｖｙは航跡の速度（Ｙ軸方向）を示す。
距離補正部６における、監視装置４の視線方向の航跡の速度の算出の概要を図４（ｂ）に示す。図中の符号２０６および２０７は監視装置４−ｊの視線方向の航跡の速度を示す。速度２０６は監視装置４−ｊの視線方向の航跡２０１の速度を示し、速度２０７は航跡２０２の監視装置４−ｊの視線方向の速度を示す。

また、距離補正部６は、式６に基づいて、探知データの位置情報に関する距離誤差を算出する。探知データと相関する可能性がある航跡が複数ある場合、距離補正部６は、それぞれの航跡に対応する距離誤差を算出する。

式６において、ΔＲは探知データの位置情報における距離誤差を示す。ｆ０は目標１に送信されたパルス信号の周波数の中心周波数を示す。ｔｐはパルス幅を示す。Ｖｒは監視装置４の視線方向の航跡の速度を示す。Δｆはパルス信号について変調させた周波数の変化量を示す。ｆ０、ｔｐおよびΔｆの情報は探知データに含まれている。
距離補正後の位置情報は、位置情報の距離から距離誤差を減ずることで得られる。距離補正後の位置情報の極座標（距離、方位角）は（Ｒｄ−ΔＲ、ＡＺｄ）となる（図３に示すステップ１０４）。
距離補正部６における、探知データの位置情報に対する距離誤差算出の概要を図４（ｃ）に示す。図中の符号２０８および２０９は距離補正後の位置情報を示す。距離補正後の探知データ２０８は、航跡２０１に対応する距離補正後の位置情報を示し、距離補正後の探知データ２０９は、航跡２０２に対応する距離補正後の位置情報を示す。

相関部７は、探知データと相関する可能性がある航跡と距離補正部６で算出された距離補正後の位置情報の相関検査を実施する（図３に示すステップ１０５）。以下では、距離補正後の位置情報を「補正位置情報」と称する。この段階では、補正位置情報は極座標（距離、方位角）で表現されているため、相関部７は、補正位置情報を、航跡と同じように、直交座標（Ｘ、Ｙ）に変換する。座標変換後、相関部７は、式７を満たすか否かを判定し（図３に示すステップ１０６）、式７を満たす場合、相関検査を合格とする。相関検査に合格する航跡が複数ある場合、相関部７は、補正位置情報との距離が最も小さい航跡が、当該探知データと相関する航跡とし、探知データの位置情報に関する距離誤差を確定する。

式７において、Ｄは補正位置情報と航跡の距離を示す。Ｔｈｄは相関検査の距離の閾値を示す。ｓｑｒｔは平方根を取ることを示す。Ｘｔは航跡の位置（Ｘ軸）を示す。Ｘｄは補正位置情報の位置（Ｘ軸）を示す。Ｙｔは航跡の位置（Ｙ軸）を示す。Ｙｄは補正位置情報の位置（Ｙ軸）を示す。図４（ｃ）において、航跡２０１と航跡２０２が探知データ２０４と相関検査に合格したとすると、距離補正を行わない場合は航跡２０２が探知データ２０４と相関する航跡となるが、距離補正を行うことで、航跡２０１が探知データ２０４と相関する航跡となる。
なお、ステップ１０３およびステップ１０６のいずれかにおいて、相関がないと判定された場合、ステップ１０２の処理に戻り、距離補正部６は、候補となっている他の航跡に関して、探知データとの簡易相関検査を行う。

複数の監視装置４の設置位置が互いに異なっていると、それぞれの目標１に対する視線方向が異なるが、本実施形態では、上述したように、予測される航跡の直交座標が監視装置４を中心にした極座標に変換されてから簡易相関検査が行われる。また、ドップラ・シフトによる距離誤差が探知データを生成した監視装置４を基準にして算出される。そのため、相関処理において、監視装置４の位置に対応して補正された位置情報と航跡の相関を取ることが可能となる。

平滑化部８においては、探知データと相関する航跡において、式８に基づいて、平滑化後の航跡の位置、速度を算出する（図３に示すステップ１０７）。航跡の時刻は探知データに含まれる検出時刻と同じ時刻に更新する。

式８において、Ｘｔｆ（ｋ）は平滑化後の航跡位置（Ｘ軸）を示す。Ｘｔ（ｋ）は距離補正部６による予測後の航跡位置（Ｘ軸）を示す。Ｘｄは補正位置情報の位置（Ｘ軸）を示す。Ｙｔｆ（ｋ）は平滑化後の航跡位置（Ｙ軸）を示す。Ｙｔ（ｋ）は距離補正部６による予測後の航跡位置（Ｙ軸）を示す。Ｙｄは補正位置情報の位置（Ｙ軸）を示す。Ｖｘ（ｋ−１）は平滑化部８による前回の平滑化処理後の航跡速度（Ｘ軸）を示す。Ｖｙ（ｋ−１）は平滑化部８による前回の平滑化処理後の航跡速度（Ｙ軸）を示す。ΔＴは前回の平滑化処理結果の航跡の時刻と今回の探知データに含まれる検出時刻の差分を示す。αおよびβはフィルタゲインを示す。

本実施形態では、監視装置が検出した目標の新たな探知データの位置情報を、前回の探知データで更新された航跡の速度に基づいて補正することで、ドップラ・シフトによる距離誤差を位置情報から除去しているので、追尾処理の精度を向上させることができる。本実施形態では、目標の移動速度の候補に応じて複数の参照信号を予め準備しておく必要がないので、信号処理の負荷の軽減を図れる。
また、位置情報からドップラ・シフトによって発生した距離誤差を除去してから探知データと航跡の相関処理を行っている。そのため、誤った航跡と探知データが相関する判定を低減できる。また、ドップラ・シフトによって発生した距離誤差を除去した探知データを用いて平滑化処理を行って、航跡を更新している。そのため、航跡の精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、相関手段にＮＮ（Nearest Neighbor）を用いて、探知データ１つにつき、１つの航跡を探知データと相関する航跡として説明した。相関手段の変形例として、ＮＮの代わりにＧＮＮ（Global Nearest Neighbor）やＭＨＴ（Multiple Hypothesis Tracking）を用いてもよい。
ＧＮＮは、探知データと航跡が１対１で対応する形になるように相関をとる。すなわち、１つの航跡が一回の処理の中で複数の探知データと相関することを制限する手法である。
ＭＨＴは、一回の処理では航跡と探知データの相関を決定させず、複数の探知データに基づいて航跡と探知データの相関を決定していく手法である。一回の処理において、探知データと相関する航跡が複数ある場合、それぞれの航跡と相関する場合を仮説として保持し、次回の処理ではそれぞれの仮説の中の航跡に対して相関検査を行い、更に次の世代の仮説を派生させていく。処理時点における航跡の状態としては、仮説の中で尤もらしいものがその都度選択される。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では監視装置がパルス圧縮処理の復調および信号処理を実行する場合で説明したが、本実施形態では、これらの処理も中央処理装置が実行するものである。本実施形態では、第１の実施形態と同様な構成についての詳細な説明を省略する。
図５は本実施形態の追尾処理装置の一構成例を示すブロック図である。
図５に示すように、本実施形態における中央処理装置１５は、図２に示した構成の他に、信号処理部９を有する。信号処理部９は、変調信号２と監視装置４から入力される受信信号３に基づいて、パルス圧縮処理の復調や信号処理を実行し、探知データを距離補正部６に出力する。
本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果が得られるだけでなく、監視装置が中央処理装置に対して、探知データではなく受信信号を出力するので、監視装置は探知データを生成する必要がなく、信号処理にかかる負荷を軽減させることができる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、追尾処理装置が複数の監視装置と中央監視装置を有する場合で説明したが、本実施形態の追尾処理装置は、監視装置が１つの場合である。
図６は本実施形態の追尾処理装置の一構成例を示すブロック図である。
図６に示すように、本実施形態における監視装置１４は図２に示した中央処理装置５の機能も備えている。なお、各構成については、第１の実施形態で説明したので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果が得られるだけでなく、中央処理装置と監視装置とを別々に設ける必要がない。

（第４の実施形態）
第１の実施形態では監視装置が移動しない場合で説明したが、本実施形態は、監視装置が移動する場合である。本実施形態では、第１の実施形態と同様な構成についての詳細な説明を省略する。
監視装置４−ｊが移動する場合、受信信号３に、監視装置４−ｊの移動によるドップラ・シフトが加わる。監視装置４−ｊは、自装置の位置および移動速度の情報を探知データに含める。中央処理装置５の距離補正部６は、監視装置４−ｊから受信する探知データに含まれる情報により、監視装置４−ｊの位置および移動速度を把握することが可能である。そのため、距離補正部６は、距離誤差の計算式として式６の代わりに式９を適用することで、監視装置４−ｊの移動によるドップラ・シフトにも対応できる。

式９において、Ｖｓは監視装置４−ｊの目標方向の移動速度を示す。監視装置４−ｊが目標１に近づく場合、Ｖｓは正の値となり、監視装置４−ｊが目標から離れる場合、Ｖｓは負の値となる。
本実施形態では、監視装置が移動する場合、監視装置の位置および移動速度の情報を含む探知データが中央処理装置に通知される。そのため、第１の実施形態と同様な効果が得られるだけでなく、図２を参照して説明した追尾処理装置と同様な装置構成で、目標と監視装置のそれぞれの移動に伴うドップラ・シフトによる距離誤差を算出することが可能となる。

４ 監視装置
５ 中央処理装置
６ 距離補正部
７ 相関部
８ 平滑化部
９ 信号処理部
１０ 送受信部

Claims (8)

1. 周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号である受信信号を復調し、前記復調後の受信信号により前記目標までの距離および方位角を算出し、前記距離および方位角を含む位置情報ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを出力する監視装置と、
   前記監視装置の視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記距離誤差に基づき補正位置情報を求める距離補正手段と、前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定する相関手段と、前記相関手段により相関があると判定された場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する平滑化手段とを含む中央処理装置と、
   を有する追尾処理装置であって、
   前記距離補正手段は、前記監視装置から前記探知データを受信すると、補正前の前記位置情報と前記航跡との相関を調べるための簡易相関検査を行い、前記位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記簡易相関検査において、前記探知データに含まれる位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、航跡毎に前記距離誤差を算出し、
   前記相関手段は、前記相関検査において、前記補正位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、前記補正位置情報と前記航跡との距離が最小となる航跡を、前記探知データと相関がある航跡に確定する、追尾処理装置。
2. 請求項１に記載の追尾処理装置において、
   前記監視装置が複数設けられ、
   前記距離補正手段は、複数の前記監視装置のそれぞれから受信する前記探知データに対して前記簡易相関検査を行う、追尾処理装置。
3. 周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号を復調することで算出される前記目標までの距離および方位角を含む位置情報、ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを監視装置から受信すると、自装置の視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記距離誤差に基づき補正位置情報を求める距離補正手段と、
   前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定する相関手段と、
   前記相関手段により相関があると判定された場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する平滑化手段と、
   を有する中央処理装置であって、
   前記距離補正手段は、前記監視装置から前記探知データを受信すると、補正前の前記位置情報と前記航跡との相関を調べるための簡易相関検査を行い、前記位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記簡易相関検査において、前記探知データに含まれる位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、航跡毎に前記距離誤差を算出し、
   前記相関手段は、前記相関検査において、前記補正位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、前記補正位置情報と前記航跡との距離が最小となる航跡を、前記探知データと相関がある航跡に確定する、中央処理装置。
4. 周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号である受信信号を出力する送受信手段と、
   前記送受信手段を介して受信する受信信号を復調し、前記復調後の受信信号により前記目標までの距離および方位角を算出し、前記距離および方位角ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを出力する信号処理手段と、
   自装置の視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記距離誤差に基づき補正位置情報を求める距離補正手段と、
   前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定する相関手段と、
   前記相関手段により相関があると判定された場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する平滑化手段と、
   を有する監視装置であって、
   前記距離補正手段は、前記信号処理手段から前記探知データを受信すると、補正前の前記位置情報と前記航跡との相関を調べるための簡易相関検査を行い、前記位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、前記簡易相関検査において、前記探知データに含まれる位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、航跡毎に前記距離誤差を算出し、
   前記相関手段は、前記相関検査において、前記補正位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、前記補正位置情報と前記航跡との距離が最小となる航跡を、前記探知データと相関がある航跡に確定する、監視装置。
5. 請求項４に記載の監視装置において、
   前記距離補正手段は、前記変調信号の中心周波数をｆ０とし、前記変調信号において変調される周波数の変化量をΔｆとし、前記パルス幅をｔｐとし、前記監視装置の視線方向の前記航跡の速度をＶｒとし、前記距離誤差をΔＲとしたとき、前記距離誤差を、次式
   ΔＲ＝ｆ０・ｔｐ・Ｖｒ／Δｆ
   により算出する、監視装置。
6. 請求項５に記載の監視装置において、
   前記距離補正手段は、前記監視装置が前記目標の方向に速度Ｖｓで移動している場合、前記距離補正量を、次式
   ΔＲ＝ｆ０・ｔｐ・（Ｖｒ＋Ｖｓ）／Δｆ
   により算出する、監視装置。
7. 周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、
   前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号である受信信号を復調し、
   前記復調後の受信信号により前記目標までの距離および方位角を算出し、
   前記距離および方位角を含む位置情報ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを生成し、
   視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、
   前記距離誤差に基づき補正位置情報を求め、
   前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定し、
   前記相関検査により前記補正位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する、追尾処理方法であって、
   前記探知データが生成されると、補正前の前記位置情報と前記航跡との相関を調べるための簡易相関検査を行い、前記位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出し、
   前記簡易相関検査において、前記探知データに含まれる位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、航跡毎に前記距離誤差を算出し、
   前記相関検査において、前記補正位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、前記補正位置情報と前記航跡との距離が最小となる航跡を、前記探知データと相関がある航跡に確定する、追尾処理方法。
8. コンピュータに、
   周波数変調をかけたパルス信号である変調信号を目標に送信し、前記変調信号が前記目標で反射して受信した信号を復調することで算出される前記目標までの距離および方位角を含む位置情報、ならびに前記変調信号のパルス幅および周波数の情報を含む探知データを受信すると、視線方向の前記目標の予測される航跡の速度ならびに前記探知データに含まれる前記パルス幅および前記周波数の情報に基づいて、ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出する手順と、
   前記距離誤差に基づき補正位置情報を求める手順と、
   前記補正位置情報と前記航跡の相関検査を行って前記補正位置情報と前記航跡に相関があるか否かを判定する手順と、
   前記相関検査により前記補正位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記補正位置情報と前記航跡に基づいて、追尾フィルタにより前記航跡の位置および速度を更新する手順を実行させるためのプログラムであって、
   前記探知データが生成されると、補正前の前記位置情報と前記航跡との相関を調べるための簡易相関検査を行い、前記位置情報と前記航跡に相関があると判定した場合、前記ドップラ・シフトによって発生する距離誤差を算出する手順と、
   前記簡易相関検査において、前記探知データに含まれる位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、航跡毎に前記距離誤差を算出する手順と、
   前記相関検査において、前記補正位置情報と相関があると判定する航跡が複数ある場合、前記補正位置情報と前記航跡との距離が最小となる航跡を、前記探知データと相関がある航跡に確定する手順と、を前記コンピュータにさらに実行させるためのプログラム。

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