JPH07101233B2 - 多目標追尾方法及びその装置 - Google Patents

多目標追尾方法及びその装置

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JPH07101233B2
JPH07101233B2 JP2232557A JP23255790A JPH07101233B2 JP H07101233 B2 JPH07101233 B2 JP H07101233B2 JP 2232557 A JP2232557 A JP 2232557A JP 23255790 A JP23255790 A JP 23255790A JP H07101233 B2 JPH07101233 B2 JP H07101233B2
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雅迪 関根
達也 鈴木
義夫 小菅
尚雄 岩間
敏樹 饗場
博道 川添
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【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,その仮説の
信頼度を基にクラツ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,位置及び探知時刻
等の探知データを入力し(ステツプ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(ステツプ14),上記予測諸元を基に各
目標のソフトウエアゲート(次以降の探知時刻での目標
の予測存在範囲)を計算し(ステツプ16),上記探知デ
ータ及び上記ソフトウエアゲートを基にクラスタを生成
し(ステツプ17),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(ステツプ19),この仮
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
にクラツタ等の不要信号を除去し(ステツプ20),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(ステツプ21),上記仮説の信頼度により追尾が
確立したかを判断し(ステツプ22),追尾が確立した
時,上記平滑諸元を出力し(ステツプ23),終了か否か
を判断し(ステツプ24),終了でない時,また,初めか
ら繰り返すようになつていた。
従来の装置は,第4図に示すように,レーダビデオを受
信するフエイズドアレイアンテナ(1)と,このフエイ
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
目標予測処理装置(3)と,この目標予測処理装置
(3)から算出される予測諸元を基に各目標のソフトウ
エアゲート(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エアゲート算出装置(5)と,
このソフトウエアゲート算出装置(5)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(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(2)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(8)と,この航跡仮説生成装
置(3)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ツ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(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(10)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(11)と,この追尾確立判定装置(11)に繋がる
航跡を表示する航跡表示装置(12)からなつていた。第
6図は従来の多目標追尾方法及びその装置における一つ
の初期ソフトウエ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,G1は時刻t1
での初期ソフトウエアゲート,G2は時刻t2での初期ソフ
トウエアゲート,Oは初期ソフトウエアゲートの中心,
t1,t2,t3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,探知データの内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。従つて,探知データ位置を中心に初期ソフト
ウエアゲートG1を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エアゲートG2内に多
くの探知データが入る可能性がある。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ため
航跡Bを絞りにくく,例えば時刻t3には3種類の航跡B
が存在してしまう。故に,追尾が確立するのにかなりの
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り過ぎ,多目標追尾能力が極め
て悪かつた。
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,多目標
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つて『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
ロツク図であり,第1図において(1)〜(3),
(5)〜(6),(8)〜(12)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
元か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,(7)
は,各目標の距離変化率の予測諸元と,レーダ新処理装
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
理手順を示す図である。第2図においてフエイズドアレ
イアンテナ(1)から得られた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
(ステツプ13),目標予測処理装置(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(ステツプ14),予測距離変化率算出
装置(4)でこの予測諸元を基に各目標の距離変化率を
計算し(ステツプ15),ソフトウエアゲート算出装置
(5)で上記予測諸元を基に各目標のソフトウエアゲー
ト(次以降の探知時刻での目標の予測存在範囲)を計算
し(ステツプ16),クラスタ生成装置(6)で上記探知
データ,上記ソフトウエアゲートを基にクラスタを生成
し(ステツプ17),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(ステツプ18),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ツタ等の不
要信号かという航跡の仮説を生成し(ステツプ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頼度を計算す
ると共にクラツタ等の不要信号を除去し(ステツプ2
0),目標平滑処理装置(10)で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(ステツプ
21),追尾確立判定装置(11)で上記仮説の信頼度によ
り追尾が確立したかを判断し(ステツプ22),追尾が確
立した時,上記平滑諸元を航跡表示装置(12)へ出力し
(ステツプ23),終了か否かを判断し(ステツプ24),
終了でない時,また,初めから繰り返す。
上記の処理を以下に具体的に説明する。
目標予測処理装置(3)は(1)式により各目標の予測
諸元を算出する。
ここでX k m (-)は予測諸元ベクトル Фk-1は推移行列X k-1 m (+)は平滑諸元ベクトル Kは時刻tk mは既追尾目標番号 Pk m(-)は予測諸元(誤差共分散行列) Pk-1 m(+)は平滑諸元(誤差共分散行列) Γ1(k-1)はプロセス雑音変換行列 Qk-1はカルマンフイ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)式により算
出された各目標の予測諸元をもとにして(2)式より予
測距離変化率を算出する。
p,m(k)予測距離変化率 ここでx k m (-)=(xp m(k),yp m(k),zp m(k),p m(k),p m(k),
p m(k))T ソフトウエアゲート算出装置(5)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エアゲー
トを(3)式により算出する。Z k(-) m =Hk X k(-) m Sk,m=HkPk(-) mHk T+Γ2(k)RkΓ2(k) T ……(3) ここでZ k(-) m はソフトウエアゲートの中心位置ベクトル Hkは観測変換行列 Sk,mはソフトウエアゲートの広がりを示す行列 Γ2(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(6)におけるクラスタ生成条件およ
び算出方法を(4)式及び(5)式に示す。
ここでZ kは探知位置ベクトルZ l(-) 1 は既追尾目標lの予測位置ベクトルZ k(-) m 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Z kが既追尾目標l及びmのソ
フトウエアゲートのどちらにもあてはまる場合はSk,m
Sk,lを結合し,クラスタを生成する。
Sk′=Sk,m+Sk,l ……(5) ここでSk′がクラスタの広がりを示す行列である。
距離変化率相関処理装置(7)における距離変化率相関
確率の算出方法を(6)式に示す。
PDR k(i,j)=N(DRp k i-DRo k j,BDR k i) ……(6) ここで, PDR k(i,j):時刻Tk-1でのi番目の予測距離変化率と時
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 DRp k i:時刻Tk-1でのi番目の予測距離変化率 DRo k j:時刻Tkでのj番目の探知距離変化率(ドツプラ
ー情報) BDR k i:時刻Tk-1でのi番目の予測距離変化率の分散 N:正規分布確率密度関係 航跡仮説生成装置(8)における仮説生成方法を以下に
示す。
(ア) 探知データの識別 クラツタFZ k,n 既追尾目標Tg 新目標Nh 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
別結果を仮説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
の組合せにより複数生成される。
Xk={Xk-1}{Xk}={Xk-1}{F,Tg,Nh} ……(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(Rp k i-Ro k j,BR k i)×PDR k(i,j)≧Ko ……
(8) ここで, P:仮説の信頼度 N(Rp k i-Ro k j,SR k i):時刻Tk-1でのi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 Rp k i=(Rxp k i,Ryp k i,Rzp k i):時刻Tk-1でのi番目の目
標予測位置ベクトル Ro k j=(Rxo k j,Ryo k j,Rzo k j):時刻Tkでのj番目の目標
探知位置データベクトル BR k i:時刻Tk-1のi番目のソフトウエアゲートの広がり N:正規分布確率密度関数 Ko:定数 上式が成り立つ時,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tk-1でのi番
目の予測目標と時刻tkでのj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(10)における平滑値算出方法を示
す。
(ア) 平滑のためのカルマンゲイン算出 Kk,m=Pk(-) mHkSk,m -1 ……(9) ここで Kk,mはカルマンゲイン (イ) 平滑値算出 ここでX k m (+)は平滑諸元(ベクトル) Pk m(+)は平滑誤差共分散行列である。
追尾確率判定装置(11)における追尾確立判定方法につ
いて示す。
(ア) 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。
(ウ) 上記条件を満たさない場合,初めからの処理へ
戻る。
また,『追尾が確立した。』とした場合,目標平滑処理
装置(10)から算出される目標平滑諸元を航跡表示装置
(12)へ出力する。
第3図は一つのソフトウエ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図では航跡が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いる。これは探知デー
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つ
て『新目標か既追尾目標か不要信号か』の識別能力を向
上させることによつて,仮説中の航跡数を絞りこむこと
ができる。その結果として追尾を確立するのに要する時
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。
【図面の簡単な説明】
第1図は,この発明による多目追尾装置の一実施例の全
体構成図,第2図は,この発明による多目標追尾方法の
一実施例の処理手順を示す図,第3図は,この発明によ
る多目標追尾方法及びその装置の一つのソフトウエアゲ
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構成図,第5図は,従来の多目標
追尾方法の一実施例の処理手順を示す図,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エア
ゲート及び航跡例を示す図である。 図において,(1)はフエイズドアレイアンテナ,
(2)はレーダ信号処理装置,(3)は目標予測処理装
置,(4)は予測距離変化率算出装置,(5)はソフト
ウエアゲート算出装置,(6)はクラスタ生成装置,
(7)は距離変化率相関処理装置,(8)は航跡仮説生
成装置,(9)は仮説信頼度算出装置,(10)は目標平
滑処理装置,(11)は追尾確立判定装置,(12)は航跡
表示装置である。 なお,図中,同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川添 博道 神奈川県鎌倉市上町屋325番地 三菱電機 株式会社鎌倉製作所内 審査官 中村 和男 (56)参考文献 特開 平2−141688(JP,A) 特開 平2−208586(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】目標,及び不要信号等の位置,ドツプラー
    情報及び探知時刻等の探知データを入力し,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エアゲート
    (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エアゲートを基に
    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,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. 【請求項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エアゲート
    (次以降の探知時刻での目標の予測存在範囲)を計算す
    るソフトウエアゲート算出装置と,このソフトウエアゲ
    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ツ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が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
    る多目標追尾装置。
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