JP7179115B2 - 複数の発射体追跡のためのシステム - Google Patents

Description

ゴルフボール等のような単体の発射体の飛行を追跡するためのシステムが知られている。しかし、複数の発射位置から複数の発射体が共通の目標位置へと発射されるような場合の追跡は非常に困難となる。それぞれの発射位置に特定の追跡システムを設けることは可能であるが、発射位置の数によりその設置の費用は非常に高価となり得る。更に、予測不能の間隔で多くの発射体が打ち出される場所では、発射体の軌道が交差（若しくは殆ど交差）する可能性がある。それぞれの発射体について全体の軌道を正確に確認するため、システムには、交差後のそれぞれの軌道部分と、以前の（交差前の）軌道と、を関連付けることが要求される。

本発明は、複数の発射体を追跡するシステムに関し、第１レーダ装置は、当該第１レーダ装置の第１視野が、複数の発射位置から発射される発射体が向かう目標領域の少なくとも一部を覆うように向けられており、プロセッサは、第１レーダ装置からデータを受信し、当該データから複数の発射体の軌道を特定し、プロセッサは、それぞれの発射体の軌道に対して、発射体が発射した発射位置を特定し、発射位置に関連付けられた装置に、対応する発射体の軌道を提供する。

例示的実施形態によれば、システムは、第２レーダ装置を更に備え、第２レーダ装置は、当該第２レーダ装置の第２視野が、第１視野の外側かつ目標領域の一部、及び、第１視野に含まれる目標領域と重複する部分を少なくとも覆うように向けられる。

例示的実施形態によれば、発射位置に関連付けられた装置は、データ表示用の画面を含む。

例示的実施形態によれば、複数の時間枠のそれぞれにおいて、プロセッサは、第１レーダ装置からレーダ信号を受信し、各発射体の位置及び速度の値を含む発射体データをレーダ信号から計算する。

例示的実施形態によれば、時間枠毎に、プロセッサは、少なくとも１つ前の時間枠からのデータを参照し、特定された各発射体について、発射体データが既存の軌道と相関するかどうかを決定し、発射体データが既存の軌道と相関するとき、プロセッサは、現在の発射体データに相関する既存の軌道を、現在の発射体データで更新する。

例示的実施形態によれば、特定された発射体についての現在の発射体データが既存の軌道と相関しないとき、新しい軌道としての処理を開始する。

例示的実施形態によれば、各軌道について、プロセッサは発射体の最初の位置を既知の発射位置と比較し、発射体の最初の位置が既知の発射位置と一致する場合、プロセッサはこの発射位置を軌道に割り当てる。

例示的実施形態によれば、軌道についての発射体の最初の位置が既知の発射位置と一致しない場合、プロセッサは、軌道に基づいて、発射体の最初の位置から発射体の発射位置まで時間的に逆方向に推定する。

例示的実施形態によれば、複数の発射体はゴルフ練習場で打ち上げられるゴルフボールであり、プロセッサは、発射位置と、ゴルフボールがゴルフ練習場へ打ち出される場所である複数の打出区画の既知の位置と、を比較する。各打出区画はプロセッサによって単一の発射位置として識別されることで、打出区画内の任意の場所から打ち出された任意のゴルフボールは、該当する打出区画から発生したものとして特定される。プロセッサは、該当する打出区画に関連する装置に発射体の軌道に対応するデータを提供する。

例示的実施形態によれば、システムは第３レーダ装置を更に備え、第３レーダ装置は、当該第３レーダ装置の第３視野が、第１視野及び第２視野の外側かつ目標領域の一部、及び、第１視野及び第２視野の一方に含まれる目標領域と重複する部分を少なくとも覆うように向けられる。

例示的実施形態によれば、第１レーダ装置は、目標領域のうち発射位置が配置されている側の端部である第１端部に配置され、第１視野は、発射位置から目標領域の遠端部に向かって目標領域内に延びる。第２レーダ装置は第１側面に配置されており、第１側面は、目標領域の第１端部に面するとともに発射位置の第１部分（当該発射位置のうち第１側面の近傍にある第１位置を含む部分）を含む。第３レーダ装置は第２側面に配置されており、第２側面は、目標領域の第１端部に面するとともに発射位置の第２部分（当該発射位置のうち第２側面の近傍にある第２位置を含む部分）を含む。

目標領域の第１端部全体が、第２視野及び第３視野のうちの少なくとも一方の内側にあるように、第２視野及び第３視野が重複している。

例示的実施形態によれば、プロセッサは、プロセッサは、ユーザに関連付けられた装置から位置データを受信し、当該装置の位置を既知の発射位置として特定する。

例示的実施形態によれば、プロセッサによって受信される位置データは、モバイル機器からのＧＰＳデータである。

例示的実施形態によれば、プロセッサは、システムにログインしている複数のユーザの複数の装置のそれぞれを既知の発射位置として特定する。

例示的実施形態によれば、プロセッサは、ある発射体が既知の発射位置に関連する可能性があると特定した場合、この既知の発射位置に関連する装置に、軌道に関する情報と、この発射体とこの既知の発射位置が関連するかの確認についての当該装置のユーザへの要求と、を送信する。

例示的実施形態によれば、第1レーダ装置は連続波ドップラーレーダである。

例示的第一実施形態に関するレーダ追跡システムを備えるゴルフ練習場の斜視図。 図１のゴルフ練習場の側面図。 例示的実施形態に関する個々のレーダのコンピュータの動作方法のフローチャート。 ドップラー周波数スペクトルのサンプルを表示するグラフ。 例示的実施形態に関する複数の物体を追跡する方法のフローチャート。 新規又は既存の何れの軌道にピークを置くかどうかを決定する方法のフローチャート。 打出区画を軌道に関連付け、いつ軌道が完了するかを決定する方法のフローチャート。 レーダによって検出された、交差する２つの軌道Ｔ１及びＴ２を含む信号のグラフ（ドップラー周波数と時間）。 図８ａ、図８ｂ、及び図８ｃは、図７の信号を２つのボールの３次元空間における成分を示すように分解したデータを示すグラフ。 ４つのレーダ装置を使用するシステムを含む、本発明の一実施形態に関するシステムの斜視図。 図９のシステムの側面図。 ２つのレーダ装置を使用するシステムを含む本発明の一実施形態に関するシステムの斜視図。 図１１のシステムの側面図。 単一のレーダ装置を使用するシステムを含む、本発明の一実施形態に関するシステムの斜視図。 図１３のシステムの側面図。

例示的実施形態は、以下の説明及び関連する添付の図面を参照して更に理解することができ、ここで同様の要素には同じ参照番号が与えられている。例示的実施形態は、発射体が領域を通って移動するときに複数の発射位置から発射される複数の発射体を追跡し、各発射体が発射された発射位置を識別するためのレーダを使用する装置、システム、及び方法に関する。発射エリアの物理的なサイズと第１レーダ装置の視線遮断のような実際的な問題に応じて、システムによってカバーされる範囲を拡大するため、システム内に１つ以上の追加のレーダ装置を有することが望ましい。発射体の軌道及び関連データを個々の発射位置に関連付けることを可能にするために、かつ、発射された発射体が発射直後にシステムによって取得され得るように、発射領域の全範囲を網羅することが好ましい。本明細書に詳述される例示的実施形態はゴルフボールの追跡を説明するが、当業者は、任意のスポーツボール又はスポーツに関連しない発射物でも同じ方法のシステムを用いて追跡され得ることを理解するであろう。

図１は、例示的実施形態による物体を追跡するための第１システム１００を示す。第１システム１００は、発射体が発射されるべき目標領域の周りに分散して配置された３つのレーダ装置１０２、１０２´、１０２´´を含む。図１の実施形態では、システム１００は、ゴルフ練習場１０４の第１端部１０８に沿って分散された複数の打上げ位置（打出区画１０６）から目標領域（ゴルフ練習場１０４）に打たれたゴルフボールを追跡するためのシステムである。各レーダユニットは、例えば、約５００ミリワットのＥＩＲＰ（等価等方放射電力）を放射するＸバンド（１０．５－１０．６ＧＨｚ）でマイクロ波を放射する連続波ドップラーレーダであり得る。従って、このレーダは、短距離の指向性アンテナに対するＦＣＣ及びＣＥの規制を満たすために好適である。位相変調又は周波数変調方式のＣＷレーダ、多周波数のＣＷレーダ、又は単一周波数のＣＷレーダを含む任意のタイプの連続波（ＣＷ）ドップラーレーダを使用し得る。現在のパルスレーダシステムは、レーダ装置の近くにある物体を追跡する能力に限界がある。しかしながら、時が経過するに連れて、これらのパルスレーダシステムから物体が離れるべき距離も減少しており、また、今後も減少し続けると予想される。従って、これらのタイプのレーダは、以下に説明する本発明のシステムの稼動及び用途として、すぐに有効になる可能性がある。本出願を通して、物体の追跡はドップラー周波数スペクトルの使用に基づくと説明される。これらのドップラー周波数スペクトルは連続波ドップラーレーダからのデータを指すと理解される。パルスレーダシステムが用いられた場合、物体から反射した後にパルスがレーダに戻るのに必要な時間に基づいて同様のデータが計算されるだろう。本明細書に記載されたものと同様の物体を３次元的に追跡することが可能な他の任意の種類のレーダも使用され得る。

図１及び図２に示すように、第１レーダ装置１０２は、目標領域１０８に面する打出区画１０６の後方に配置されている。レーダ装置１０２は、打出区画１０６から発射された発射体軌道の大部分が建物及び他の構造物からの如何なる妨害なしに装置１０２の視野１１０（ビーム範囲）内となるような位置に配置される。つまり、異なる高さの打出区画１０６を有する多数階施設の場合、通常、レーダ装置１０２は、ａ）打出区画のフロア間の正面の中央か、あるいは、ｂ）打出区画の屋根の何れかに配置される。水平方向の打出区画の数と視野１１０に応じて、レーダ装置１０２は、ｂ）の代替として、打出区画１０６の前部から約０－２５ｍ後方で最も高い打出区画の床上約３ｍに配置することも好ましいかもしれない。この例示的実施形態では、レーダ１０２の視野１１０は、打出区画１０６から外側に広がり、レーダ装置１０２´、１０２´´を包囲し、更に、レーダ装置１０２´、１０２´´を超えて、ゴルフ練習場１０４の全体部分にまで広がる（１０４の一部は、レーダユニット１０２´、１０２´´よりも打出区画から更に離れている）。レーダ装置１０２´は、ゴルフ練習場１０４の右側にあり（打出区画１０６に向かって見た場合）、レーダ装置１０２に向かって内向きに向けられている。このように配置することで、レーダ装置１０２´の視野１１２は、打出区画１０６の第１部分（第１レーダ装置１０２の右側の全ての打出区画１０６を含む部分）、及び、ゴルフ練習場１０４のうち、レーダ装置１０２´の前方であって、右方限界１１４から中心線１１６まで延びる部分を含む。この例示的実施形態では、レーダ装置１０２´及び１０２´´は、それぞれ、打出区画１０６から約７５メートルの右側及び左側の限界１１４、１２０に配置されている。しかしながら、軌道データが得られないような死角を回避するように視野１１０、１１２、１１８が目標領域の全体をカバーする限り、レーダ装置１０２、１０２´、１０２´´は、他の位置が選択されてもよいことを当業者は理解するであろう。

同様に、レーダ装置１０２´´は、ゴルフ練習場１０４の左側にあり（打出区画１０６に向かって見た場合）、レーダ装置１０２に向かって内向きに向けられている。このように配置することで、レーダ装置１０２´´の視野１１８は、打出区画１０６の第２部分（第１レーダ装置１０２の左側の全ての打出区画１０６を含む部分）、及び、ゴルフ練習場１０４のうち、レーダ装置１０２´´の前方であって、左方限界１２０から中心線１１６まで延びる部分を含む。当業者によって理解されるように、レーダ１０２´、１０２´´のうちの１つのアンテナの視野１１２及び１１８は、全ての打出区画１０６が視野１１２、１１８内にあることを保証するために、打出区画１０６のうちの中央の１つを含む領域１２２内で重なり合う。加えて、この配置は、各発射体がその全軌道にわたって追跡されることが可能になるように、ゴルフ練習場１０４の全領域（ゴルフ練習場１０４内にある軌道の部分に限る）が視野１１０、１１２、１１８のうちの１つの中にあることを保証する。

当業者によって理解されるように、発射体は、飛行中に異なる領域を通って移動し得る。即ち、発射体は、例えば、視野１１０、１１２、１１８のうちの１つのみの範囲内にある第１領域から、視野１１０、１１２、１１８の一つ以上によって覆われる領域（例えば、重複領域１２２）まで移動し、そして、視野１１０、１１２、１１８のうちの異なる１つのみの領域に入る。発射体が、ある視野から別の視野に移動するにつれて、システム１００は、対応する視野１１０、１１２、１１８に関連付けられたレーダ装置１０２、１０２´、１０２´´のうちの第１のものから得られた軌道前段部分に対応する追跡データを、発射体が入った視野１１０、１１２、１１８に対応するレーダ装置１０２、１０２´、１０２´´のうちの第２のものから得られた軌道後段部分に対応する追跡データと、連続的に関連付けなければならない。例えば、右方限界１１４から４番目の打出区画１０６から軌道線Ｔに沿って中心線１１６に向かって発射されたゴルフボールは、まずレーダ装置１０２´の視野１１２に入る。ボールは次に重複領域１２２に入り、そこからレーダ装置１０２の視野１１０内にのみあるゴルフ練習場１０４の一部に入る。軌道の最初の部分では、システム１００はレーダ装置１０２´からの軌道に対応するデータのみを有する。軌道の第２部分については、システム１００はレーダ装置１０２、１０２´及び１０２´´からのこの軌道に対応するデータを有し得る。その後、ボールは、視野１１０と視野１１８とが重なる領域を通過する前に、視野１１０内にのみ入ることができる。システム１００が様々なレーダ装置１０２、１０２´、１０２´´からの軌道データを相関させて（例えば、発射から着陸まで）完全な軌道を生成する方法は、以下により詳細に説明される。

当業者によって理解されるように、システム１００は、有線又は無線接続のどちらかを介してレーダ装置１０２、１０２´及び１０２´´に結合された１つ以上のコンピュータを含み得るデータ処理システム２００を含む。一実施形態で、データ処理システム２００は、レーダ装置１０２、１０２´、１０２´´のうちの対応する１つとそれぞれ関連付けられている別々のコンピュータ２０２、２０２´、及び２０２´´と、３台のコンピュータ２０２、２０２´、２０２´´からデータを調整する中央コンピュータ２０４とを含む。しかしながら、当業者は、以下に説明される全ての動作が、単一のコンピュータによって、又は、様々なタスクを任意の所望の方法で分散した任意の数のコンピュータによって、実行し得ることを理解するだろう。

例示的な一実施形態では、コンピュータ２０２、２０２´、及び２０２´´のそれぞれは、対応するレーダ装置からのデータに関連する自らの３次元レーダ座標系を定める。次に、中央コンピュータ２０４は、各コンピュータ２０２、２０２´、２０２´´から得られたデータである、それぞれのレーダ座標系の形式での追跡データを変換するための一般座標系を定める。これにより、中央コンピュータ２０４は、視野１１０、１１２、及び１１８内の空間を通って移動する全ての物体を追跡し、ゴルフ練習場１０４に対してこれらの物体の軌道を描くことが可能となる。当業者は、計算を簡易とするため、一般座標系をレーダ座標系の１つと同一にし得ることを理解するだろう。しかし、視野１１０、１１２、１１８のうちの１つに常時存在する物理的特徴に基づいて一般座標系を定め、システム１００がこれらの物理的特徴を参照し再較正されるようにすることが望ましい場合がある。例えば、一般座標系は、中央の打出区画１０６の中心からゴルフ練習場１０４の終点の中心まで延びる水平第１軸と、第１軸に垂直な水平第２軸と、第１及び第２軸の交点を通って垂直に延びる第３軸と、に基づくことができる。

中央コンピュータ２０４は、各物体の軌道を後方にたどり、各物体が発射された打出区画１０６を特定する。従って、ゴルフ練習場１０４の場合、各ショットはその打出区画１０６にリンクされることが可能であり、また、ボールが複数の打出区画１０６からほぼ同時に発射されているときでも、個々のゴルファーには（例えば、各打出区画１０６にある画面を介して）彼らのショットに関するデータを提供し得る。加えて、中央コンピュータ２０４は、各レーダ装置１０２、１０２´、１０２´´が既知の位置（即ち、現在の軌道が視野１１０、１１２、１１８のうちの１つに入る位置）にあるそれぞれの視野１１０、１１２、１１８に入る物体を検索できるように、追跡されている全ての物体に関する全てのデータを各コンピュータ２０２、２０２´、２０２´´に提供する。次に、各コンピュータ２０２、２０２´、及び２０２´´は、中央コンピュータ２０４からのデータを自らのレーダ特有の座標系システムに変換して、これらの物体が異なる視野１１０、１１２、１１８を通過しても各物体を連続的に追跡することができる。また、当業者は、中央コンピュータ２０４は変換を実行し、それぞれの座標系で各コンピュータ２０２、２０２´、２０２´´にデータを提供してもよいことを理解するだろう。

図３ａのフローチャートは、コンピュータ２０２、２０２´、２０２´´によって実施される動作方法３００を示し、この方法は、測定が行われるそれぞれの時間間隔（時間枠）で繰り返される。例えば、例示的なシステムでは、各コンピュータ２０２、２０２´、２０２´´は、１０ｍｓ毎に（又は毎秒１００回）図３ａの方法を実行することができる。この方法はコンピュータ２０２及びレーダ装置１０２に関してのみ説明されるが、当業者は、レーダ装置１０２´及び１０２´´からのデータに関して同じ工程がコンピュータ２０２´、２０２´´によって実行されることを理解するだろう。

この時間間隔毎に、ステップ３１０においてコンピュータ２０２はレーダ装置１０２からデータを受信し、ステップ３２０においてドップラー周波数スペクトルを計算する（図３ｂ参照）。例えば、ドップラー周波数スペクトルは、既知の方法でレーダ装置１０２の全てのチャネルに対して高速フーリエ変換を使用することで計算される。ステップ３３０において、コンピュータ２０２は、レーダ装置１０２の視野１１０を通って移動する物体を表すピークを生成する極大値を、ドップラー周波数スペクトルから特定するために、既知の技術を用いる。当業者は、それぞれのドップラー周波数のピークに対して、レーダデータ内に表されている物体についての３次元位置及び他のデータ（速度、信号対雑音比等）が計算されることを理解するだろう。以下では、ピークは、その時点での所与の対象物に対応する３次元位置、速度、信号対雑音比、及び他の特性を含むと考えられる。ステップ３４０において、コンピュータ２０２は、レーダ装置１０２の座標系で表される識別されたピークに対応するデータを中央コンピュータ２０４に転送する。当業者に理解されるように、代替の実施形態では、コンピュータは、このデータを中央コンピュータ２０４に転送する前に、識別されたピークに対応するデータを一般座標系に変換し得る。

上記の時間間隔毎に、中央コンピュータ２０４は、各コンピュータ２０２、２０２´、２０２´´が生成したデータをステップ３４０で受信し、図４の方法４００を実行することで、関連性があると判定された視野１１０、１１２、１１８内の全ての発射体（例えば、ゴルフ練習場で飛行中のゴルフボールと判定された全ての発射体）を追跡する。例えば、当業者に理解されるように、弾道飛行に関連したパターンに従わずに動くもの（例えば、鳥）は、分析で検出されて排除され得る。ステップ４１０において、中央コンピュータ２０４は、現在の時間間隔について各コンピュータ２０２、２０２´、２０２´´からデータを受信し、ステップ４２０において、このデータを一般座標系に変換する。ステップ４３０において、中央コンピュータ２０４は、データに表されている各ピークを既存の軌道に割り当てることができるかどうか、又は新しい軌道を生成すべきかどうかを判定する。このプロセスは方法５００によってより明確に示される。

図５に示すように、上記の各時間間隔について、中央コンピュータ２０４は、レーダ１０２、１０２´、１０２´´の全てから受信した各ピークを分析して、ピークＮが既存の軌道Ｍと一致するかどうかを判定する。当業者に理解されるように、軌道とは、動いている物体に関連する３次元位置とその他の軌道データの時系列である。ステップ５１０において、中央コンピュータ２０４は、ピークＮを既存の各軌道と比較し、ピークＮが既存の軌道の何れと一致するかどうかを判定する。当業者に理解されるように、中央コンピュータは、新しい位置及び速度データを既存の軌道からのデータと比較して（例えば、ピークからのデータと１つ又は複数の前の時間間隔からの各軌道のデータを比較して）、新しいデータが何れかの軌道の以前の速度及び位置データと一致するかどうかを判定することによって、ピークが既存の軌道上の新しい点を表すかどうかを判定し得る。即ち、中央コンピュータ２０４が、前のボール位置と新しいピークとの間の距離が、その前の速度で既存の軌道Ｍのボールが移動した距離に等しい（ある許容範囲内）と判断すると、この距離は前の速度の方向と整合し、このピークはこの前の軌道Ｍに割り当てられる。ピークＮが既存の軌道Ｍと一致する場合、方法は６００に進む。新しいピークＮが既存のどの軌道とも一致しない場合、それは新しい軌道の初期点として割り当てられ、方法は６００に進む。

図６に示すように、方法６００では、中央コンピュータ２０４は、軌道Ｍ毎に、その軌道が打出区画１０６のうちの特定の１つと関連付けられているかどうかを判定する。ステップ６１０において、軌道Ｍが打出区画１０６と関連付けられていない場合、ステップ６２０において、中央コンピュータ２０４は、例えば、軌道Ｍに沿って、ある打出区画１０６と同じ位置にある初期点まで時間的に後退することによって、軌道Ｍを打出区画１０６と関連付ける。あるいは、軌道Ｍの初期点が打出区画１０６の１つにない場合（例えば、ボールが打ち上げから距離を移動するまで捉えられなかった場合）、特定の打出区画１０６は、軌道Ｍが打出区画１０６のうちの１つに到達するまで時間をさかのぼって推定すること（例えば、後の軌道と一致する経路に沿って軌道Ｍを時間的に戻すこと）によって識別することができる。次に、ステップ６３０において、中央コンピュータ２０４は、軌道Ｍに関連付けられたボールの発射データを計算し、この軌道Ｍに関連付けられた打出区画Ｑ１０６にデータを転送する。次いで、方法はステップ６４０に進む。当業者によって理解されるように、軌道Ｍの発射位置に関連する打出区画１０６（又は他の位置）に転送されたデータは、１つ又は複数の視点からのボールの飛行経路を示すグラフィックデータ、発射速度、平均速度、水平に対する発射角度、スピン速度、スピン軸、飛行距離、最大高さ等の変数に関する表データを含み得る。加えて、このデータは発射位置に関連する打出区画Ｑ１０６（又は他の場所）に関連する装置に提供されてもよい。例えば、この装置は、データを表示する画面、打ち上げ場所にいるユーザに関連付けられたモバイル機器等であり得る。

ステップ６１０において、軌道Ｍが特定の打出区画Ｑ１０６に関連付けられている場合、方法はステップ６４０に進む。ステップ６４０において、中央コンピュータ２０４はボールが着地したかどうかを判定する。例えば、軌道Ｍが弧を描くように上向きに進み、ピークに達した後、弧を描くように下降し続け、現在の時間区画でのボールの高さが前の時間区画と同じかそれより高い場合、中央コンピュータ２０４はボールが着地したと決定する。あるいは、コンピュータ２０４は、ボールの高さとボールの現在位置における表面の既知の高さとの間の比較に基づき、この決定を行うことができる。ステップ６４０でボールが着地したと中央コンピュータ２０４が判断した場合、ステップ６５０で軌道Ｍが終了し、ステップ６６０で最終データが計算され、識別された打出区画Ｑ１０６でユーザに転送される。ステップ６４０において、ボールがまだ着地していないと中央コンピュータ２０４が判断した場合、ステップ６７０において軌道Ｍが平滑化され（例えば、ノイズを減らすためにフィルタ処理が行われ）、ステップ６８０において更新されて平滑化された軌道Ｍがその軌道Ｍに関連する打出区画Ｑ１０６においてユーザに提供される。当業者は、この情報が必要に応じて任意の数の打出区画１０６に転送されてもよいことを理解するだろう。例えば、複数の打出区画１０６が競技に関わる場合、これらの打出区画１０６に関連する全ての軌道は、これら全ての打出区画１０６に提供されてもよい。終了していない軌道Ｍについては、次の時間間隔（時間枠）でプロセスが繰り返される。

図７及び図８ａ－図８ｃは、２つ以上のボールが時間及びドップラー周波数において十分に近く、１つ以上の軌道が他の軌道によって覆い隠される状況に対処するための方法を示す。具体的には、図７に見られるように、この例では、ボール１の軌道Ｔ１はボール２の軌道Ｔ２と交差し、Ｔ１の軌道は図７及び図８のそれぞれの曖昧な（グレーな）領域７１０によって表される期間において軌道Ｔ２に割り込む。軌道Ｔ１及びＴ２は、時間範囲７１０について図７の見地で重なり合うので、２つの軌道がこの重なり部分７１０の後に分岐するとき、データを生成する個別のレーダのコンピュータは、後の軌道部分ａ及びｂのどちらがＴ１、そして、Ｔ２に関連するかを直ちに決定することができないかもしれない。しかしながら、軌道Ｔ１及びＴ２に含まれるデータが、図８ａ－８ｃに示すように、ボール１及び２の軌道を経時的に示すため分割された場合、部分ａが軌道Ｔ１の続きであり、部分ｂが軌道Ｔ２の続きであることは明らかである。即ち、部分ａ及びｂによって表される移動と軌道Ｔ１及びＴ２の当初の部分との比較は、どの軌道に部分ａ及びｂが割り当てられるべきかを明確にする。当業者によって理解されるように、また、システムは、例えば、軌道Ｔ１及びＴ２の当初の部分によって表される速度等の他のパラメータを、部分ａ及びｂに表される速度と比較し、選択の精度を高めることができる。

図９及び図１０は、更なる例示的実施形態による複数の物体を追跡するためのシステム９００を示す。システム９００は、４つのレーダ装置９０２、９０２´、９０２´´、９０２´´´を含む。システム１００と同様に、各レーダ装置９０２、９０２´、９０２´´、９０２´´´はそれぞれ対応するコンピュータ９０５、９０５´、９０５´´、９０５´´´に結合され、これらの各レーダコンピュータはシステム１００に関して上述したのと同じ方法で中央コンピュータ９０７に接続されている。レーダ装置９０２´´及び９０２´´´はシステム１００のレーダ装置１０２´及び１０２´´と同じ方法で配置され、一方、レーダ装置１０２はシステム９００において２つのレーダ装置９０２，９０２´に置き換えられる。各レーダは、ゴルフ練習場９０６の打出区画９０８の後ろに配置され、ゴルフ練習場９０６の中心線９１０上に配置されるのを除き、レーダ１０２と同様に配置される。レーダ装置９０２は中心線９１０からゴルフ練習場９０６の右端部９１２に向かってオフセットされ、一方、レーダ装置９０２´は中心線９１０から左端部９１４に向かってオフセットされる。従って、レーダ装置９０２、９０２´、９０２´´、９０２´´´の視野９１６、９１８、９２０、９２２は、システム１００のそれぞれのレーダ装置１０２、１０２´、１０２´´の視野１１０、１１２、１１８と同様にそれぞれ重なる。システム９００の中央コンピュータ９０７は、様々な物体間を移動する発射体を追跡するため、コンピュータ２０２、２０２´、２０２´´と通信する中央コンピュータ２０４と同じ方法で、コンピュータ９０５、９０５´、９０５´´、９０５´´´と連携する。システム９００の４つのレーダ装置の配置は、システム１００よりもゴルフ練習場９０６及び打出区画９０８の領域をより完全に覆うが、それ以外は同様に動作する。

図１１及び図１２は、更なる例示的実施形態による複数の物体を追跡するためのシステム１１００を示す。システム１１００は、２つのレーダ装置１１０２、１１０２´を含む。システム１１００は、レーダ装置１１０２及び１１０２´がゴルフ練習場１１０６の打出区画１１０８の後ろのレーダ装置９０２、９０２´と実質的に同様に配置されている点において、システム９００と同様である。しかしながら、システム１１００では、レーダ装置９０２´´、９０２´´´のように、打出区画１１０８の前に追加のレーダ装置が配置されていない。当業者は、システム１１００が、システム１００のコンピュータと同様の方法で動作する任意の中央コンピュータに結合されたレーダコンピュータと同様の構成を含み得ることを理解するだろう。図１１及び図１２に見られるように、レーダ装置１１０２、１１０２´の視野１１１０、１１１２はそれぞれ、ゴルフ練習場１１０６の特定の部分が覆われていない状態で重なる。システム１３００に関して以下に説明するように、ゴルフ練習場１１０６のこれらの覆われていない部分を通過する軌道部分は、レーダ装置１１０２、１１０２´によって検出された軌道部分に基づいてシステム１１００によって推定され、着地点までの各ボールの軌道を完成させるため、各ボールが発射された特定の打出区画１１０８を特定する。システム１１００は、単一の高さの打出位置のみを有するゴルフ練習場に非常に適している。この場合、ボールの軌道は、多数階層の打出施設のような場合の建物のように視線が遮られることなく、迅速に視野１１１０内又は１１２０内に入る。システム１１００は、特定の幅の発射領域をカバーする必要性に応じて、及び、打出区画１１０８から後方にレーダ装置１１０２及び１１０２´を配置することができるかに応じて、１つ、２つ、又はそれ以上のレーダ１１０２で構成され得る。

図１３及び図１４に見られるように、システム１３００は、複数の物体を追跡するための更なる例示的実施形態である。システム１３００は、単一のレーダ装置１３０２を含み、このレーダ装置１３０２は、視野１３０４が発射体が発射されるべき実質的に全ての目標領域を含むように配置されている。図１３及び図１４の実施形態では、システム１３００は、ゴルフ練習場１３０６の第１端部１３１０に沿って区画された複数の打上領域（打出区画１３０８）から目標エリア（ゴルフ練習場１３０６）に打たれたゴルフボールを追跡するためのシステムである。本実施形態の視野１３０４は打出区画１３０８の全てを含む。例えば、図１３及び１４に見られるように、レーダ１３０２は、所望の距離だけ持ち上げられたゴルフ練習場１３０６の終点線１３１２を実質的に中心として置かれる。このタイプの設定は、十分な信号雑音比及び位置精度が打出区画１３０８の近傍の発射体軌道上で達成できる場合に望ましく、そのため、システムは依然として各軌道を打出領域の打出区画に正確に関連付けることができる。これがゴルフ練習場であった場合、これは通常、レーダ１３０２が打出区画１３０８の約６０－２５０ｍ前方に配置されるべきであることが要求される。このタイプの設定は、ゴルフボールの飛距離が制限されたゴルフ練習場等に非常に適している。なぜなら、この種のゴルフ練習場では、ゴルフボールがネットで止めるためである。

この実施形態のレーダユニット１３０２は、例えば、発射体軌道と打出区画との正確な関連付けを確実にするため、十分に高い位置測定精度を有するＸバンドでマイクロ波を放射する、より高出力のドップラーレーダとし得る。従って、システム１３００は、各ボールがレーダ装置１３０２からのデータのみに基づいて追跡されることを除いて、システム１００と実質的に同様に動作し、システム１００を用いた場合のように、２つ以上の座標系を必要とすることも、レーダ装置から別のレーダ装置へ追跡を引き継ぐ必要もない。視野１３０４の外側にある任意のボールの一部において、コンピュータ１３０５は、打出しから着地までのボールの全軌道を推定するため、前後の時間の軌道を推定することができる（例えば、ボールが打ち上げられてから、打出区画１３０８を特定する）。当業者であれば、システム１３００は、システム１００について上述したのと同じ方法で、ゴルフ練習場１３０６内の識別可能な物理的目印に基づく一般座標系を依然使用してもよいことを理解するだろう。この場合、レーダ装置１３０２の座標系は、もともと一般座標系と完全に一致するように設定することができる。しかしながら、装置１３０２が常時移動する場合、装置１３０２からの測定値をゴルフ練習場１３０６上の位置に正確に関連付けるため、システム１３００は、（装置１３０２用の）新しいレーダ固有の座標系を一般座標系に変換することによって、システム１３００の動きが測定され、位置又は照準の変化が考慮され得る。

図１４に示すように、ゴルフボールの例示的な軌道Ｔ１は、時間Ｔ０で視野１３０４の外側にある打出区画１３０８を離れ、時間Ｔｉでの打上げ直後に視野１３０４に入る。レーダ装置１３０２は、ボールが視野１３０４に入るとボールを捉え、時間Ｔｆでボールが視野１３０４を離れるまでボールを追跡する。コンピュータ１３０５は、レーダ装置１３０２からのデータに基づいて、ＴｉからＴｆまでの全時間をカバーするボールの軌道を生成する。そして、この軌道に基づいて、Ｔ０からＴｉまで伸びる軌道Ｔ１₀の初期部分を推定し、ボールが発射された打出区画１３０８を特定する。次に、コンピュータ１３０５は、時間Ｔｆから、ボールが着地した時間である時間Ｔ１へ延びる軌道Ｔｌを構成する部分Ｔｌｉを推定する。次に、コンピュータ１３０５は、全ての軌道Ｔ１を組み立て、この軌道Ｔ１に対応するデータをボールの発射位置として識別された打出区画１０８に送信する。当業者であれば、ボールがレーダの視野を離れる間の任意の時間、又は何らかの理由でシステムがボールの軌道を見失う任意の時間を、明らかにするため、上述の何れのシステムにおいても、これと同じ推定処理を使用し得ると理解するだろう。

当業者は、前述の実施形態は個別の打出区画１０６を説明しているが、システム１００（又は本明細書に開示される他のシステムの何れか）は、検出された発射体軌道のそれぞれに関連する打出位置を識別し得ることを理解するだろう。そして、これらの打出位置は、各発射体と関連付けられたシステムのユーザと関連付けられてもよい。ゴルフ練習場の場合、ユーザは広い打出領域内のどこからでも打出しが許されるかもしれない。そして、各ユーザは、位置特定機能を備えた電子装置を使用してシステムにログインすることにより、ボールが打たれる特定の位置と関連付けられる。そして、各ユーザは、ロケーション機能を備えた電子装置を使用しシステムにログインすることによって（例えば、ＷｉＦｉ又は他の無線ネットワークを介して）、ボールが打たれている特定の位置に関連付けられる。例えば、ユーザは、ＧＰＳ又は任意の他の電子ロケーションシステムを有する携帯電話を使用してシステムにログオンすることができ、システムは、他のログインデバイスよりもこのデバイスの現在地に近い場所からヒットした全てのショットをこのデバイスと関連付けることができる。あるいは、又はそれに加えて、システムは１つ、又は、それ以上のショットを関連付けることを検討しているデバイスに問い合わせ、そのデバイスのユーザに、実際にショットの何れか、又は、示された全てのショット（軌道）を行ったのかを示すよう要求することができる。ユーザの応答に基づいて、システムは与えられた場所からの将来の軌道を、このユーザ（ユーザ装置）と関連付けることができる。当業者はこのバリエーションを前述のシステムの何れか、又は全てに使用し得ることを理解するだろう。

当業者は、上述の例示的実施形態は、任意の適切なソフトウェア若しくはハードウェア構成、又はそれらの組み合わせで実施され得ることを理解するだろう。例示的実施形態を実施するための例示的なハードウェアプラットフォームは、以下を含み得る。例えば、互換性のあるオペレーティングシステムを備えたＩｎｔｅｌ ｘ８６ベースのプラットフォーム、Ｗｉｎｄｏｗｓプラットフォーム、Ｌｉｎｕｘプラットフォーム、Ｍａｃプラットフォーム、及びＭＡＣ ＯＳ、ｉＯＳ、Ａｎｄｒｏｉｄ等のオペレーティングシステムを備えたモバイルデバイス。更なる例では、上述の方法の例示的実施形態は、プロセッサ又はマイクロプロセッサ上で実行可能な非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたコード行を含むプログラムとして実施することができる。

発明の様々な変更は、本発明の意図及び範囲から逸脱することなくなされ得るべきであることは明らかである。従って、本発明は、添付の請求項及びそれらと同等の範囲内において、変更と変化を包含することが意図される。

Claims (20)

1. 第１レーダ装置と第２レーダ装置とプロセッサとを備え、複数の発射体を追跡するシステムにおいて、
   前記第１レーダ装置は、当該第１レーダ装置の第１視野が、発射される発射体が向かう目標領域の少なくとも一部を覆うように向けられており、
   前記第２レーダ装置は、当該第２レーダ装置の第２視野が、前記第１視野の外側であって、かつ、前記目標領域の少なくとも一部を覆うように向けられており、
   前記プロセッサは、前記第１レーダ装置及び前記第２レーダ装置からデータを受信し、前記第１レーダ装置から受信したデータに基づいて前記第１視野を同時に通る第１群の発射体のそれぞれの第１軌道を特定し、前記第２レーダ装置から受信したデータに基づいて前記第２視野を同時に通る第２群の発射体のそれぞれの第２軌道を特定し、
   前記プロセッサは、前記第２軌道の少なくとも１つに対して、当該第２軌道に関連する前記第１軌道を特定し、１組の前記第１軌道と前記第２軌道を関連付けて、前記第１視野と前記第２視野を通る１つの完全な軌道を作成することを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、
   更に、それぞれの前記第１軌道を時間的に遡ることで、発射体に対応する発射位置を推定することを特徴とするシステム。
3. 請求項２に記載のシステムであって、
   前記目標領域に隣接する所定の発射領域は、複数の個別発射領域に分割されており、それぞれの個別発射領域には、発射領域と関連付けられた装置が予め設けられていることを特徴とするシステム。
4. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記第１視野と前記第２視野は、重複領域において互いに重なっていることを特徴とするシステム。
5. 請求項３に記載のシステムであって、
   個別発射領域はゴルフ練習場の打出区画であり、発射体はゴルフボールであり、発射位置が軌道に関連付けられ、当該発射位置は対応する１つの個別発射領域に割り当てられることを特徴とするシステム。
6. 請求項５に記載のシステムであって、
   予め設けられたそれぞれの前記装置は、ゴルフボールの軌道と、当該軌道に関連する飛行情報と、を表示するためのスクリーンを有することを特徴とするシステム。
7. 請求項６に記載のシステムであって、
   前記プロセッサは、打出区画に予め設けられた前記装置に軌道データを提供し、提供される当該軌道データは、当該打出区画から打ち出されたゴルフボールの軌道に対応していることを特徴とするシステム。
8. 請求項１に記載のシステムであって、
   ユーザがシステムへの登録を行い、ユーザが自身の装置のＧＰＳ機能を利用可能にした場合に、前記プロセッサはユーザと当該ユーザの位置とを関連付けることを特徴とするシステム。
9. 請求項８に記載のシステムであって、
   複数のユーザが対応する自身の装置にそれぞれ関連付けられた場合において、第１軌道の発射位置が他のユーザの装置の位置と比較して第１のユーザの装置の位置に近いときは、前記プロセッサは、当該第１軌道を第１のユーザの装置に関連付けることを特徴とするシステム。
10. 請求項９に記載のシステムであって、
    前記プロセッサは、それぞれのユーザの装置に、直近で発射された一群の発射体の何れかをユーザが発射したか否かを問い合わせることを特徴とするシステム。
11. 複数の発射体を追跡する方法において、
    発射される発射体が向かう目標領域の少なくとも一部を覆う第１視野を有するように向けられた第１レーダ装置からデータを受信し、
    前記第１視野の外側であって、かつ、前記目標領域の少なくとも一部を覆う第２視野を有するように向けられた第２レーダ装置からデータを受信し、
    前記第１レーダ装置及び前記第２レーダ装置からデータを受信し、前記第１レーダ装置から受信したデータに基づいて前記第１視野を同時に通る第１群の発射体のそれぞれの第１軌道を特定し、前記第２レーダ装置から受信したデータに基づいて前記第２視野を同時に通る第２群の発射体のそれぞれの第２軌道を特定し、
    前記第２軌道の少なくとも１つに対して、当該第２軌道に対応するとともに当該第２軌道に関連する前記第１軌道を特定し、１組の前記第１軌道と前記第２軌道を関連付けて、前記第１視野と前記第２視野を通る１つの完全な軌道を作成することを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    更に、それぞれの前記第１軌道を時間的に遡ることで、発射体に対応する発射位置を推定することを特徴とする方法。
13. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記目標領域に隣接する所定の発射領域は、複数の個別発射領域に分割されており、それぞれの個別発射領域には、発射領域と関連付けられた装置が予め設けられていることを特徴とする方法。
14. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記第１視野と前記第２視野は、重複領域において互いに重なっていることを特徴とする方法。
15. 請求項１３に記載の方法であって、
    それぞれの軌道に関連付けられる発射位置は、複数の個別発射領域の１つに対応付けられることを特徴とする方法。
16. 請求項１３に記載の方法であって、
    個別発射領域はゴルフ練習場の打出区画であり、発射体はゴルフボールであることを特徴とする方法。
17. 請求項１３に記載の方法であって、
    予め設けられたそれぞれの前記装置は、ゴルフボールの軌道と、当該軌道に関連する飛行情報と、を表示するためのスクリーンを有することを特徴とする方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、
    打出区画に予め設けられた前記装置に軌道データを提供し、提供される当該軌道データは、当該打出区画から打ち出されたゴルフボールの軌道に対応していることを特徴とする方法。
19. 請求項１１に記載の方法であって、
    ユーザがシステムへの登録を行い、ユーザが自身の装置のＧＰＳ機能を利用可能にした場合に、ユーザと当該ユーザの位置とを関連付けることを特徴とする方法。
20. 請求項１９に記載の方法であって、
    複数のユーザが対応する自身の装置にそれぞれ関連付けられた場合において、第１軌道の発射位置が他のユーザの装置の位置と比較して第１のユーザの装置の位置に近いときは、当該第１軌道を第１のユーザの装置に関連付けることを特徴とする方法。

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