JPH04113292A - 多目標追尾方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は探知データが新目標か既進連目標かクラッタ
等の不要信号かという航跡の仮説を生成し、その仮説の
信頼度を基にクラッタ等の不要信号を除去しながら多目
標を追尾する多目標追尾方法及びその装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来の方法は、第５図に示すように２位置及び探知時刻
等の探知データを入力しくステップ１３）。

この探知データ（探知時刻）及び各目標の平滑諸元を基
に各目標の予測諸元を計算しくステップ１４）、上記予
測諸元を基に各目標のソフトウェアゲート（次以降の探
知時刻での目標の予測存在範囲）を計算しくステップ１
６）、上記探知データ及び上記ソフトウェアゲートを基
にクラスタを住成しくステップＩＴ）、上記クラスタの
生成結果を基に上記探知データが新目標か既追尾目標か
クラッタ等の不要信号かという航跡の仮説を生成しくス
テップ１９）、この仮説及び上記探知データを基にその
ｆｔ順度を計算すると共にクラッタ等の不要信号を除去
しくステップ２０）、このクラッタ等の不要信号を除去
した後の仮説信頼度、上記探知データ及び上記予測諸元
を基に各目標の平滑諸元を計算しくステップ２））、上
記仮説の信頼度によ）追尾が確立したかを判断しくステ
ップ２２）、追尾が確立した時、上記平滑諸元を出力し
くステップ２３）、終了か否かを判断しくステップ２４
）、終了でない時、ま之、初めから繰シ返すようになっ
ていた。

従来の装置は、第４図に示すように、レーダビデオを受
信するフェイズドアレイアンテナ（１）と。

このフェイズドアレイアンテナ（１）から得られるレー
ダビデオをレーダ信号処理するレーダ信号処理装置（２
）と、このレーダ信号処理装置（２）から算出される探
知データ及び各目標の平滑諸元を基に各目標の予測諸元
を計算する目標予測処理波ｆｉ　ｆｉｌと。

この目標平滑処理装置（３Ｉから算出される予測諸元を
基に各目標のソフトウェアゲート（次以降の探知時刻で
の目標り予測存在範囲）を計算するソフトウェアゲート
算出装置（５）と、このソフトウェアゲート算出装置（
５）から算出されるソフトウェアゲート及び上記レーダ
信号処理装置（２）から算出される探知データを基にク
ラスタを生成するクラスタ生成装置（６）と、このクラ
スタ生成装置（６）から祷られるクラスタ生成結果を基
に上記レーダ信号処理装置（２）から算出される探知デ
ータが新目標が既追尾目標かクラッタ等の不要信号かと
いう航跡の仮説を生成する航跡仮説生成装置（８）と、
この航跡仮説生成装置（８）から得られる仮説及び上記
探知データを基にその信頼度を計算すると共にクラッタ
等の不要信号を除去する仮説信頼度算出装置（９）と。

この仮説信頼度算出装置（９）から算出されるクラッタ
等の不要信号を除去した後の仮説信頼度、上記探知デー
タ及び上記目標平滑処理装置（３）から算出される予測
諸元を基に各目標の平滑諸元を計算する目標平滑処理装
置ａυと、上記仮説信頼度により追尾が確立したかを判
断する追尾確立判定装置συと、この追尾確立判定装置
ｆ（Ｉｌｌに繋がる航跡を表示する航跡表示装置αりか
らなっていた。第６図は従来の多目標追尾方法及びその
装置に２ける一つの初期ソフトウェアゲートと航跡例を
示す図であり。

図においてＡは探知データ（位置）、Ｂは航跡。

Ｇ、は時刻ｔ１での初期ソフトウェアゲート、Ｇ２は時
刻ｔ２での初期ソフトウェアゲート、　０は初期ソフト
ウェアゲートの中心　ｔｌ、　ｔ２．　”５は時刻を示
す。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の第４図、及び第５図に示すような多目標追尾方法
及びその装置では、探知データの自位置及び時刻のみし
か考慮しないため、第６図に示すように時刻ｔ１での探
知データＡは時刻ｔ２にはどの方向へ移動しているのか
予測できない。従って。

探知データ位置を中心に初期ソフトウェアゲートＧｋ非
常に大きく広げなければならない。すると時刻ｔ２には
上記初期ソフトウェアゲートＧ２内に多くの探知データ
が入る回層性がある。その結果。

航跡数が多くなり追尾がなかなか確立しない。

また、目標の位置情報のみで航跡の仮説を生成する念め
航跡Ｂを絞シに〈〈１例えば時刻ｔ３には３種頌の航跡
Ｂが存在してしまう。故に、追尾が確立するのにかなシ
の時間分の探知データを必要とした。そのため、多目標
を追尾するのに時間がかかシ過ぎ、多目標追尾能力が極
めて悪かった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
あり、追尾を確立するのに要する時間を短縮でき多目標
追尾能力を向上させることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る多目標追尾方法及びその装置は。

各目標の距離変化率を計算する予測距離変化率算出装置
と、各目標の距離変化率相関確率を計算する距離変化率
相関処理装置を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、探知データの位置及び時刻のみな
らずドツプラー情報をも考慮してこのドツプラー情報と
予測距離変化率との相関を得ることによって「新目標か
既追尾目標か不要信号か」の識別能力を向上させる。そ
の結果として追尾を確立するのに要する時間を短縮でき
多目標追尾能力を向上させることができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す多目標追尾装置のブ
ロック図であシ、第１図においてｆｌ）〜（３）。

（５）〜ｉ６１．　＋８１〜αりは第４図に示したもの
と同じである。（４）は各目標の位置、速度等の予測諸
元刀島ら予測距離変化率を算出し、距離変化率相関処理
装置（７）に出力する。予測距離変化率算出装置、ｆ７
）は。

各目標の距離変化率の予測諸元と、レーダ信号処理装置
（２）から得られたドツプラ情報との相関処理を行い、
その結果を仮説信頼度算出装置（９）に出力する。距離
変化率相関処理装置である。

第２図はこの発明による多目標追尾方法の一実施例の処
理手１’ｌｉを示す図である。第２図においてフェイズ
ドアレイアンテナ（１ンから得られ念レーダビデオデー
タをレーダ信号処理するレーダ信号処理装置（２）から
位置、ドツプラー情報及び探知時刻等の探知データを入
力しくステップ１３）、目標平滑処理装置（３：でこの
探知データ（探知時刻）及び各目標の平滑諸元を基に各
目標の予測諸元を計算しくステップ１４）、予測距離変
化ぶ算出装置（４）でこの予測諸元を基に各目標の距離
変化率を計算シ（ステップ１５）、ソフトウェアゲート
算出装置（５）で上記予測諸元を基に各目標のソフトウ
ェアゲート（次以降の探知時刻での目標の予測存在範囲
）を計算しくステップ１６）、クラスタ生成装置（６）
で上記探知データ、上記ソフトウェアゲートを基にクラ
スタを生成しくステップＩＴ）、距離変化率相関処理装
置（７）で各目標毎に上記距離変化率と上記ドツプラー
情報との相関を表す距離変化率相関確率を計算しくステ
ップ１日）、航跡仮説生成装置（８）で上記クラスタの
生成結果を基に上記探知データが新目標か既追尾目標か
クラッタ等の不要信号かという航跡の仮説を生成しくス
テップ１９）、仮説信頼度算出装置（９）でこの仮説、
上記探知データ及び上記距離変化率相関確率を基に仮説
の信ｇ度を計算すると共にクラッタ等の不要信号を除去
しくステップ２０）、目標平滑処理装置αＧでこのクラ
ッタ等の不要信号を除去した後の仮説信卸度、上記探知
データ及び上記予測諸元を基に各目標の平滑諸元を計算
しくステップ２））。

追尾確立判定装置αυで上記仮説の信頼度によシ追尾が
確立したかを判断しくステップ２２）、追尾が確立した
時、上記平滑諸元を航跡表示装置αクヘ出力しくステッ
プ２３）、終了か否かを判断しくステップ２４〕、終了
でない時、また、初めから繰シ返す。

上記の処理を以下に具体的に説明する。

目標平滑処理装置（３）は（１）式により各目標の予測
諸元を算出する。

へ−１は推移行列 ゑ−１ｍ（＋）は平滑諸元ベクトル には時刻ｔｋ ｍは既追尾目標番号 Ｐｋ”（−）は予測諸元（誤差共分散行列）Ｐｋ−１町
＋）は平滑諸元（誤差共分散行列）Ｆｌ（ｋ−１μプロ
セス雑音ｆ換行列 Ｑｋ−１はカルマンフィルタにおけるプロセス雑音（目
標運動のゆらぎの成分） Ｔは転置行列の意味を示す。

予測距離変化率算出装置（４）では、（１）式によシ鼻
出された各目標の予測諸元をもとにして（２）式よシ予
測距離変化率を算出する。

ここで ｘｋへ−）は予測諸元ベクトル Ｒ，、ｍ（ｋ）予測距離変化率 ここで ３ｃ”（−）＝　（Ｘ、）”（ｋ）、ｙｐ”（ｋ）、ｚ
ｒｆｎＣｋ）、ｘｒｆｎ（ｋ）、夛、Ｑｋ）、ｚ、Ｎｋ
））”ソフトウェアゲート算出装置（５１は（１）式よ
り算出された各目標の予測諸元をもとにしてソフトウェ
アゲートを（３）式によプ算出する。

ｈ（−）ｍ＝嘔ｋ（−）” Ｓｋ、ｍ”ＨｋＰｋ（−）ｍＨｋＴ＋Ｆ２（ｋ）ＲｋＦ
２（ｋ）”　”””（３’ここで Ｚｋ（−）”はソフトウェアゲートの中心位置ベクトル Ｈｋは観測変換行列 Ｓｋ　ｍはソフトウェアゲートの広がＣ’に示す行列 Ｆ２（ｋ）は観測雑音変換行列 Ｒｋは観測雑音共分散行列 クラスタ生成装置ｆｉ＋におけるクラスタ生成条件およ
び算出方法をＦ４１式及び（５）式に示す。

ここで　Ｚｋは探知位置ベクトル Ｚｋ（−）　　は既追尾目標ｌの予測位置ベクトル ！ｋ（−）”は既追尾目標ｍの予測位置ベクトル ｄは判定しきい値である。

上記のように、探知データＡが既追尾目標ｌおよびｍの
ソフトウェアゲートのどちらにもあてはまる場合はＳｋ
、ｍとＳｋ、ｌを統合し、　クラスタを生成する。

Ｓｋ’　”　Ｓｋ、ｍ＋ｓｋ、１　　　　　　間・曲（
５）ここで５に’がクラスタの広が）を示す行列である
。

距離変化率相関処理装置（７）における距ｍ変化率相関
確率の算出方法を１６）式に示す。

ＰＤＲｋ（墓、ｊ　）＝Ｎ（ＤＲｐｋｊ　−ＤＲｏｋｊ
、　ｇｐＲｋ、　）　、曲、、６゜ここで。

ＰＤＨｋ（１＋ｊ）　：時刻Ｔｋ−１でのｉ番目の子測
距離変化率と時刻Ｔｋでのｊ番目の探知距離変化率（ド
ツプラー情報）との距離変化率相関確率 ＤＲｐｋｉ　：時刻Ｔｋ−１でのｉ番目の子測距離変化
率 ＤＲｏ　３　、時刻Ｔｋでのｊ番目の探知距離変化率（
ドツプラー情報） ＢＤＲｋｌ：時刻Ｔｋ−１でのｉ番目の子１ｊｌｌ＋距
離変化率の分散 Ｎ：正規分布１元密度関係 航跡仮説生成装置（８）における仮勝生成方法を以下に
示す。

（７）探知データの識別 クラッタＦ ム、ｎ　既追尾目標Ｔｇ 新目標Ｎ１１ ここで　ｎは探知データ数である。

ｇは既追尾目標数である。

ｈは新目標数である。

探知データは上記３つのいずれかに識別される。この識
別結Ｍを仮説ｘｋとする。

（イ）仮説の生成 サンプリング前の仮説Ｘｋ−１に最新の探知データの識
別結果を組み合せて、仮説Ｘｋを生成する。仮説は探知
データの組合せによシ復数生成される。

Ｘｋ＝　（Ｘｋ−４）（Ｘｋ）　＝　（Ｘｋ−ｔ）　（
Ｆ、　Ｔｇ、　Ｎｈ）・曲・（７）仮説信頼度算出装置
（９）における仮説信頼度の算出方法を（７）式に示す
。

Ｐｋ（ｉ、Ｊ）＝Ｎ（Ｒｐｋｔ　Ｒｏｋｊ＋ＢＨｋｉ）
ＸＰｐＲｋ（１，ｊ）≧Ｋ。

ここで。

Ｐ：仮説の信頼度 Ｎ（Ｒｐｋｉ　ＲＯｋｊ　、　ＳＲｔ　）　、時刻Ｔｋ
−１でのＶ番目の予測位置と時刻Ｔｋでのｊ番目の探知
位置データとの位置分布 Ｒｐｋｌ″（Ｒｘｐｋｉ＋　Ｒｙｐｋｉ＋　Ｒ２ｐｋｉ
　）　：時刻Ｔｋ−４でのｉ番目の目標予測位置ベクト
ル ＲＱ　Ｊ　＝　（ＲＸＯＪ　Ｉ　Ｒｙｏｋｊ　ｒ　Ｒｚ
ｏ　Ｊ）　１時刻Ｔｋでのｊ番目の目標探知位置データ
ベクトルＢＲ１，時刻Ｔｋ−１のｉ番目のソフトウェア
ゲートの広が） Ｎ：正規分布１盈密度関数 Ｋｏ：定数 上式が成シ立つ時、追尾開始のための探知データの組合
せである仮説Ｘｋを候補として考慮し。

時刻’に−＋での１番目の予測目標と時刻ｔｋでの」番
目の探知データとは相関があり、「航跡」と見なす。

目標平滑処理装置αυにおける平滑伊具出方法を示す。

（７）平滑のためのカルマンゲイン算出Ｋｋ、ｍ　”　
Ｐｋ（−）ｍＨｋＳｋ、ｍ−’　　　　凹曲・・・・（
９）ここで Ｋｋ　、ｍはカルマンゲイン イ）平滑櫃算出 ここで Δｋｍ（＋）は平滑諸元（ベクトル） Ｐｋｍ（＋）は平滑誤差共分散行列である。

追尾確立判定装置σＶにおける追尾確立判定方法につい
て示す。

（７）全ての仮説の中に、同一の航跡が存在するか調べ
る。

（イ）上記条件を満たした場合、追尾確立とする。

（プ上記条件を満たさない場合、初めからの処理へ戻る
。

また、　ｒ追尾が確立した。」とした場合、目標平滑処
理装置αＧから算出さ几る目標平滑諸元を航跡表示装置
α２へ出力する。

第３図は一つのソフトウェアゲート及び航跡例を示す。

第３図の探知データと第６図の探知データは同じである
が、第６因では航跡が２種類存在するのに対して第３図
では航跡が一つで追尾が確立してｈる。これζ探知デー
タの位置及び時刻のみならず、ドツプラー情報をも考慮
して航跡数を絞りこむことができたからである。

なお、第３図においてＤＲは各目標からのドツプラ情報
である。

〔発明の効果〕

以・上のように、この発明によれば、探知データの位置
及び時刻のみならずドツプラー情報をも考慮してこのド
ツプラー情報と予測距離変化率との相関を取ることによ
ってｒ新目標かｅ：追尾目標か不要信号か」の識別能力
を向上させることによって、仮説中の航跡数ヲ収りこむ
ことができる。その結果として追尾を確立するのに要す
る時１間を短縮でき多目標追尾能力全向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１・図な、この発明による条目追尾装置の一実施例の
全体偏成図、第２）菌は、この発明による多目標追尾装
置の一実施例の処理子ノ１如を示す図、第３１Ｊは、こ
の発明による多目標追尾方法及びそのｉｔの一つのソフ
トウェアゲート及び航跡例を示す図、第４図は、従来の
多目標追尾装置の一実施例の全体算出図、第５図に、従
来の多目標追尾方法の一実施例の処理子ｌ１１１１１　
？：、示す図、第６図は、従来の多目標追尾方法及びそ
の装置の一つのソフトウェアゲート及び航跡例を示す図
である。 図において、（１）はフェイズドアレイアンテナ。 （２）はレーダ信号処理装置、（３１は目標平滑処理装
置。 （４）は予測距離変化率具用装置、（５）はソフトウェ
アゲート算出装置、（６）はクラスタ生成装置、（７）
は距離変化ぶ相関処理装置、（８）は航跡仮説生成装置
。 （９）は仮説信頼度算出装置、αＧは目標平滑処理装置
。 Ｕは追尾確立判別装置、α３は航跡表示装置である。 なお１図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人　　ｆＺ　ｉ、；＋−；技；、９ｊ研究本部
長筒井良三 第 図 Ｃ晒り 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）目標、及び不要信号等の位置、ドップラー情報及
   び探知時刻等の探知データを入力し、この探知データ及
   び各目標の平滑諸元を基に各目標の予測諸元を計算し、
   この予測諸元を基に各目標の距離変化率を計算し、上記
   予測諸元を基に各目標のソフトウェアゲート（次以降の
   探知時刻での目標の予測存在範囲）を計算し、上記探知
   データ及び上記ソフトウェアゲートを基にクラスタ（目
   標予測存在範囲の集合体）を生成し、各目標毎に上記距
   離変化率と上記ドップラー情報との相関を表す距離変化
   率相関確率を計算し、上記クラスタの生成結果を基に上
   記探知データが新目標か既追尾目標かクラツタ等の不要
   信号かという航跡の仮説を生成し、この仮説、上記探知
   データ及び上記距離変化率相関確率を基に仮説の信頼度
   を計算すると共にクラツタ等の不要信号を除去し、この
   クラツタ等の不要信号を除去した後の仮説信頼度、上記
   探知データ及び上記予測諸元を基に各目標の平滑諸元を
   計算し、上記仮説の信頼度により追尾が確立したかを判
   断し、追尾が確立した時、上記平滑諸元を出力し、終了
   か否かを判断し、終了でない時、また、初めから繰り返
   し上記処理を行うことを特徴とする多目標追尾方法。
2. （２）レーダビデオを受信するフエイズドアレイアンテ
   ナと、このフエイズドアレイアンテナから得られるレー
   ダビデオをレーダ信号処理するレーダ信号処理装置と、
   このレーダ信号処理装置から算出される探知データ及び
   各目標の平滑諸元を基に各目標の予測諸元を計算する目
   標予測処理装置と、この目標予測処理装置から算出され
   る予測諸元を基に各目標の距離変化率を計算する予測距
   離変化率算出装置と、上記目標予測処理装置から算出さ
   れる予測諸元を基に各目標のソフトウェアゲート（次以
   降の探知時刻での目標の予測存在範囲）を計算するソフ
   トウェアゲート算出装置と、このソフトウェアゲート算
   出装置から算出されるソフトウエアゲート及び、上記レ
   ーダ信号処理装置から算出される探知データを基にクラ
   スタを生成するクラスタ生成装置と、上記予測距離変化
   率算出装置から算出される距離変化率と上記レーダ信号
   処理装置から算出されるドップラー情報との相関を表す
   距離変化率相関確率を各目標毎に計算する距離変化率相
   関処理装置と、上記クラスタ生成装置から得られるクラ
   スタ生成結果を基に上記レーダ信号処理装置から算出さ
   れる探知データが新目標か既追尾目標かクラツタ等の不
   要信号かという航跡の仮説を生成する航跡仮説生成装置
   と、この航跡仮説生成装置から得られる仮説、上記探知
   データ及び上記距離変化率相関処理装置から算出される
   距離変化率相関確率を基に仮説の信頼度を計算すると共
   にクラツタ等の不要信号を除去する仮説信頼度算出装置
   と、この仮説信頼度算出装置から算出されるクラツタ等
   の不要信号を除去した後の仮説信頼度、上記探知データ
   及び上記目標予測処理装置から算出される予測諸元を基
   に各目標の平滑諸元を計算する目標平滑処理装置と、上
   記仮説信頼度により追尾が確立したかを判断する追尾確
   立判定装置と、この追尾確立判定装置に繋がる航跡を表
   示する航跡表示装置とを具備したことを特徴とする各目
   標追尾装置。