Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6358006B2 - Target tracking device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6358006B2 - Target tracking device - Google Patents

Target tracking device Download PDF

Info

Publication number
JP6358006B2
JP6358006B2 JP2014190745A JP2014190745A JP6358006B2 JP 6358006 B2 JP6358006 B2 JP 6358006B2 JP 2014190745 A JP2014190745 A JP 2014190745A JP 2014190745 A JP2014190745 A JP 2014190745A JP 6358006 B2 JP6358006 B2 JP 6358006B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance difference
observation
target
unit
accuracy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014190745A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016061705A (en
Inventor
佑樹 高林
佑樹 高林
小幡 康
康 小幡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014190745A priority Critical patent/JP6358006B2/en
Publication of JP2016061705A publication Critical patent/JP2016061705A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6358006B2 publication Critical patent/JP6358006B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

この発明は、目標の運動諸元を推定し、目標を追尾する目標追尾装置に関するものである。   The present invention relates to a target tracking device that estimates a motion specification of a target and tracks the target.

複数センサによる目標との距離差の観測結果を用いて目標の運動諸元を推定する従来の目標追尾装置には、同期型目標追尾装置と非同期型目標追尾装置がある。同期型目標追尾では、複数センサにより同一時刻に得られた観測情報を用いて目標追尾が行われ、非同期型目標追尾では複数センサにより異なる時刻に得られた観測情報を用いて目標追尾が行われる。   Conventional target tracking devices that estimate target motion parameters using observation results of distance differences from a target by a plurality of sensors include a synchronous target tracking device and an asynchronous target tracking device. In synchronous target tracking, target tracking is performed using observation information obtained at the same time by multiple sensors, and in asynchronous target tracking, target tracking is performed using observation information obtained at different times by multiple sensors. .

従来の同期型目標追尾装置は、例えば特許文献1、非特許文献1に記載されている。この従来の同期型目標追尾装置の動作について説明する。まず、観測モデルを式(1)のように仮定する。

Figure 0006358006
ここで、zi,j(t)は時刻tにおける目標とセンサi、センサjとの距離差の観測値、ri,j(x(t))は時刻tにおける目標とセンサi、センサjとの距離差真値を表す観測方程式、vi,j(t)は時刻tにおける目標とセンサi、センサjとの距離差の観測誤差、x(t)は目標の状態ベクトル(式(4))を表す。観測誤差vi,j(t)は受信時の雑音の影響等により発生する。 Conventional synchronous target tracking devices are described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, for example. The operation of this conventional synchronous target tracking device will be described. First, the observation model is assumed as shown in Equation (1).
Figure 0006358006
Here, z i, j (t) is the observed value of the distance difference between the target and sensor i and sensor j at time t, and r i, j (x (t)) is the target and sensor i and sensor j at time t. The observation equation that expresses the true value of the distance difference between and v i, j (t) is the observation error of the distance difference between the target and sensor i and sensor j at time t, and x (t) is the target state vector (equation (4 )). The observation error v i, j (t) occurs due to the influence of noise during reception.

たとえば、x−yの2次元直交座標系における目標位置とセンサi、センサjとの距離差の観測値が得られるとする。このとき、距離差真値ri,j(x(t))を式(2)のように定義する。ここで、Si、Sjはそれぞれセンサi、jの位置ベクトルを表す。

Figure 0006358006
ここで
Figure 0006358006
Figure 0006358006
であり、Inxnはn行n列の単位行列、Onxnはn行n列の零行列、上付き添え字のTは転置の記号を意味する。 For example, it is assumed that an observation value of a distance difference between the target position in the xy two-dimensional orthogonal coordinate system and the sensors i and j is obtained. At this time, the distance difference true value r i, j (x (t)) is defined as in equation (2). Here, Si and Sj represent position vectors of sensors i and j, respectively.
Figure 0006358006
here
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Where I nxn is an n-by-n unit matrix, O nxn is an n-by-n zero matrix, and the superscript T is a transpose symbol.

上記のような観測モデルの仮定のもと、従来の目標追尾装置は以下に示すアルゴリズムで、状態ベクトルの推定を行う。   Under the assumption of the observation model as described above, the conventional target tracking apparatus estimates the state vector by the algorithm shown below.

まず、センサが3つ以上の場合、式(2)の方程式が2式以上得られるため、この連立方程式を解くことで状態ベクトルを求めることができる。しかし、式(2)は非線形な方程式であるため、非線形最小二乗法を用いて状態ベクトルの位置推定値を算出する。   First, when there are three or more sensors, two or more equations of the formula (2) are obtained. Therefore, the state vector can be obtained by solving the simultaneous equations. However, since equation (2) is a nonlinear equation, the position vector estimated value is calculated using the nonlinear least square method.

式(2)を目標の位置を位置ベクトル推定値(あるいは初期値)

Figure 0006358006
で近似すると、真値への修正ベクトルδxとの関係式が式(5)により得られる。

Figure 0006358006
ここで、距離差観測値として、センサ1を基準とし、センサ2〜Mまでの距離差観測値を使用する場合、δrはM-1行1列の残差ベクトル、GはM-1行2列のヤコビアン、δxは2行1列の修正ベクトルとなる。残差とは、観測値と推定値の差を意味する。また、各変数は下記式で表現される。
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Using equation (2), the target position is the position vector estimate (or initial value)
Figure 0006358006
Is approximated by (5), the relational expression with the correction vector Δx to the true value is obtained.

Figure 0006358006
Here, when using the distance difference observation value from sensor 2 to M as the distance difference observation value as a reference, δr is a residual vector of M-1 rows and 1 column, and G is M-1 row 2 The column Jacobian, Δx, is a 2 × 1 correction vector. Residual means the difference between the observed value and the estimated value. Each variable is expressed by the following formula.
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006

式(5)より最小二乗法を用いて修正ベクトルを式(11)で算出し、式(12)のように目標の位置ベクトルを更新する。

Figure 0006358006
Figure 0006358006
以上の処理を修正ベクトルδxが収束する(例えば、所定値以下となる)まで繰り返すと、位置ベクトルが推定される。ここまでの処理を測位処理とし、さらに、各時刻で得られる前記位置ベクトルを用いて追尾処理を実施することで位置及び速度を含む目標状態ベクトルを更新する。 The correction vector is calculated by the equation (11) using the least square method from the equation (5), and the target position vector is updated as in the equation (12).
Figure 0006358006
Figure 0006358006
When the above processing is repeated until the correction vector Δx converges (for example, becomes a predetermined value or less), the position vector is estimated. The process so far is a positioning process, and further, a tracking process is performed using the position vector obtained at each time to update a target state vector including a position and a velocity.

また、位置ベクトルの推定誤差共分散行列Pは式(13)のようになる。ここで、σは距離差観測値の精度である。

Figure 0006358006
Further, the estimation error covariance matrix P of the position vector is as shown in Equation (13). Here, σ is the accuracy of the distance difference observation value.
Figure 0006358006

さらに、水平面位置精度σHは水平面のDOP(Dilution of Precision、誤差倍増率)であるHDOPより算出できる。

Figure 0006358006
Figure 0006358006
上記に示した従来の同期型目標追尾装置は、複数のセンサが同じ時刻に観測した場合に成立する。しかし、実際には観測タイミングのずれ、マルチパス干渉による観測値欠落などにより、複数センサ間で同時に観測できない状況が想定される。 Further, the horizontal plane position accuracy σ H can be calculated from HDOP which is DOP (Dilution of Precision) of the horizontal plane.
Figure 0006358006
Figure 0006358006
The conventional synchronous target tracking device described above is established when a plurality of sensors observe at the same time. However, in reality, it is assumed that a plurality of sensors cannot be observed at the same time due to a difference in observation timing or missing observation values due to multipath interference.

一方、非同期型目標追尾装置として、例えば非特許文献2がある。非特許文献2では同期型目標追尾装置のように測位処理は実施せず、直接距離差観測値を入力して、目標の状態ベクトルを更新する方法が開示されている。   On the other hand, as an asynchronous target tracking device, for example, there is Non-Patent Document 2. Non-Patent Document 2 discloses a method of updating a target state vector by directly inputting a distance difference observation value without performing positioning processing as in the case of a synchronous target tracking device.

非特許文献2は非同期型目標追尾装置のように異なる時刻に観測した距離差観測値を直接用いるため、同じ時刻に距離差観測値が得られず、測位できない場合でも目標の状態ベクトルを更新することが可能となる。   Since Non-Patent Document 2 directly uses distance difference observation values observed at different times as in the asynchronous target tracking device, the target state vector is updated even when the distance difference observation values cannot be obtained at the same time and positioning cannot be performed. It becomes possible.

この場合、同期型目標追尾装置のように位置ベクトルではなく、距離差を用いて追尾処理を行う。   In this case, the tracking process is performed using the distance difference instead of the position vector as in the synchronous target tracking device.

特開2002−267732号公報JP 2002-267732 A

D.J.Torrieri,“Statistical Theory of Passive Location Systems,”, IEEE Trans.Aersp.Syst.,vol.AES-20,pp.183-198, Mar.1984.D. J. Torrieri, “Statistical Theory of Passive Location Systems,” IEEE Trans. Aersp. Syst. , vol. AES-20, pp. 183-198, Mar. 1984. N.Okello,“Comparison of Recursive Algorithms for Emitter Localisation using TDOA Measurements from a Pair of UAVs,” IEEE Trans.Aersp.Syst.,vol.47, No.3, pp.1723-1732, Jul.2011.N. Okello, “Comparison of Recursive Algorithms for Emitter Localization using TDOA Measurements from a Pair of UAVs,” IEEE Trans. Aersp. Syst. , vol. 47, no. 3, pp. 1723-1732, Jul. 2011.

同期型目標追尾装置及び非同期型目標追尾装置を含む従来の目標追尾装置では、複数のセンサで観測された距離差観測値を全て追尾処理へ入力し、目標の位置及び速度を更新することにより追尾処理を行う。この場合、観測精度が悪く追尾処理への貢献度の低い観測値を含めて追尾処理が行われるため、追尾処理への貢献度の低い観測値に対しても演算を行う必要があり、処理負荷が大きくなる課題があった。
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、目標追尾装置における追尾処理において追尾精度を確保しつつ、処理負荷を低減することを目的とする。
In a conventional target tracking device including a synchronous target tracking device and an asynchronous target tracking device, all the distance difference observation values observed by a plurality of sensors are input to the tracking processing, and tracking is performed by updating the target position and velocity. Process. In this case, since the tracking process is performed including observation values with low observation accuracy and low contribution to the tracking process, it is necessary to perform calculations on observation values with a low contribution to the tracking process. There was a problem that would increase.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce processing load while ensuring tracking accuracy in tracking processing in a target tracking device.

この発明に係る目標追尾装置は、複数のセンサにより観測された目標の観測値を出力する観測値出力部と、前記観測値出力部から出力された観測値に基づき、前記複数のセンサに含まれる2つのセンサをセンサ組として、センサ組を構成する2つのセンサと前記目標との距離差であるセンサ組の距離差を異なるセンサ組に対して算出する距離差算出部と、前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度を算出する観測精度算出部及び、前記観測精度算出部で算出された前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度に基づいて前記距離差算出部により算出された異なるセンサ組それぞれの距離差の中から少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する優先選択部を含む距離差観測値選択部と、前記距離差観測値選択部で選択された少なくとも一つのセンサ組の距離差に基づき、前記目標の位置及び速度を算出する追尾処理を行う追尾処理部と、を備えたことを特徴とする。

The target tracking device according to the present invention is included in the plurality of sensors based on an observation value output unit that outputs observation values of the target observed by a plurality of sensors, and an observation value output from the observation value output unit. A distance difference calculation unit for calculating a distance difference between a sensor set, which is a distance difference between the two sensors constituting the sensor set and the target, using two sensors as sensor sets, and each of the different sensor sets. An observation accuracy calculation unit for calculating the observation accuracy for each distance difference of the two, and a difference calculated by the distance difference calculation unit based on the observation accuracy for each distance difference of each of the different sensor sets calculated by the observation accuracy calculation unit a distance difference observed value selection portion including a priority selection unit for selecting a distance difference of one sensor set even without inside or al low the sensor set respective distance differences, is selected by the distance difference observed value selector Based on at least one sensor set of distance difference, characterized in that and a tracking processing unit for performing tracking processing of calculating the position and velocity of the target.

この発明によれば、観測精度の高い距離差観測値を優先的に選択して用いるため、追尾精度を確保しつつ、追尾処理負荷を低減することが可能となる。   According to this invention, since the distance difference observation value with high observation accuracy is selected and used preferentially, it is possible to reduce the tracking processing load while ensuring the tracking accuracy.

本発明の実施の形態1の目標追尾装置を示す構成図。The block diagram which shows the target tracking apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の目標追尾装置における追尾処理の概念図。The conceptual diagram of the tracking process in the target tracking apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の目標追尾装置における距離差観測値選択部4及び非同期追尾処理部5の処理フローを示す図。The figure which shows the processing flow of the distance difference observation value selection part 4 and the asynchronous tracking process part 5 in the target tracking apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の目標追尾装置における各距離差観測時刻において優先センサ組による距離差観測値を選択する追尾処理の概念図。The conceptual diagram of the tracking process which selects the distance difference observation value by a priority sensor group in each distance difference observation time in the target tracking apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の目標追尾装置を示す構成図。The block diagram which shows the target tracking apparatus of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の目標追尾装置を示す構成図。The block diagram which shows the target tracking apparatus of Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明の実施の形態について説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1の目標追尾装置1を示す構成図である。図1に示すように、本実施例の目標追尾装置1は、観測値出力部2、距離差算出部3、距離差観測値選択部4、追尾処理部である非同期追尾処理部5を備えている。なお、以降の各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
Embodiments of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a target tracking device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the target tracking device 1 of the present embodiment includes an observation value output unit 2, a distance difference calculation unit 3, a distance difference observation value selection unit 4, and an asynchronous tracking processing unit 5 that is a tracking processing unit. Yes. In the following drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

観測値出力部2は、センサ11〜1M(Mは、1より大きい整数)を備える。距離差算出部3は、観測値出力部2から出力された観測値に基づき目標とセンサ11〜1Mのうちの任意の2センサをセンサ組として、センサ組に含まれる2つのセンサと目標とのそれぞれの距離の差をセンサ組の距離差として算出する。距離差算出部3はセンサ組ごとの距離差を距離差観測値選択部4に出力する。 距離差観測値選択部4は、予測部41、センサ組分の疑似DOP(Dilution of Precision、誤差倍増率)算出部42、センサ組優先選択部43を備える。疑似DOP算出部42はより一般的には観測精度算出部として扱うことができる。また、センサ組優先選択部43はより一般的には優先選択部として扱うことができる。   The observation value output unit 2 includes sensors 11 to 1M (M is an integer greater than 1). The distance difference calculation unit 3 uses the target and any two sensors among the sensors 11 to 1M based on the observation value output from the observation value output unit 2, and sets the two sensors included in the sensor set and the target. The difference between the distances is calculated as the distance difference between the sensor groups. The distance difference calculation unit 3 outputs the distance difference for each sensor set to the distance difference observation value selection unit 4. The distance difference observation value selection unit 4 includes a prediction unit 41, a pseudo DOP (Dilution of Precision) calculation unit 42 for the sensor group, and a sensor group priority selection unit 43. The pseudo DOP calculation unit 42 can be generally handled as an observation accuracy calculation unit. Further, the sensor group priority selection unit 43 can be generally handled as a priority selection unit.

次に、実施の形態1の目標追尾装置1の動作を説明する。観測値出力部2は、センサ11〜1Mの全てまたは一部の観測値を出力する。距離差算出部3は、観測値出力部2から出力された観測値に基づき、センサ11〜1Mのうちの任意の2センサをセンサ組として、異なるセンサ組のそれぞれに対してセンサ組に含まれる2センサと目標との距離の差分を距離差として算出する。図1では、センサ11とセンサ12をセンサ組1、・・・、センサ1(M−1)とセンサ1Mをセンサ組M-1として、各センサ組における2センサと目標との距離の差を距離差として算出している。ここで、距離差算出部3はセンサ組ごとの距離差を同一時刻に算出してもよいし、異なる時刻に算出してもよい。同一時刻に算出されるセンサ組ごとの距離差は、ともに距離差観測値選択部4に出力される。なお、同一時刻に入力される各センサ組で得られた距離差観測値は、ある所定時間帯(例えば数秒以内)に入力される各センサ組で得られた距離差観測値であっても構わない。また、距離差算出部3は異なるセンサ組ごとの距離差の値を、異なる時刻に距離差観測値選択部4に出力しても構わない。   Next, the operation of the target tracking device 1 according to the first embodiment will be described. The observation value output unit 2 outputs all or part of the observation values of the sensors 11 to 1M. The distance difference calculation unit 3 is based on the observation value output from the observation value output unit 2, and any two sensors out of the sensors 11 to 1M are included in the sensor set for each of the different sensor sets. The difference between the distances between the two sensors and the target is calculated as a distance difference. In FIG. 1, sensor 11 and sensor 12 are sensor set 1,..., Sensor 1 (M-1) and sensor 1M are sensor set M-1, and the difference in distance between the two sensors and the target in each sensor set is shown. Calculated as the distance difference. Here, the distance difference calculation unit 3 may calculate the distance difference for each sensor set at the same time or at different times. The distance difference for each sensor set calculated at the same time is output to the distance difference observation value selection unit 4. The distance difference observation value obtained by each sensor set input at the same time may be a distance difference observation value obtained by each sensor set input in a certain predetermined time zone (for example, within several seconds). Absent. Further, the distance difference calculation unit 3 may output the distance difference value for each different sensor set to the distance difference observation value selection unit 4 at different times.

距離差観測値選択部4における予測部41では非同期追尾処理部5で行われる追尾処理により算出される推定位置・速度より予測時刻ΔTi(i=1、…、L)秒後における予測位置を算出する。疑似DOP算出部42は各センサ組(図1ではセンサ組1、・・・、センサ組M-1)に対応した算出部を備えている。疑似DOP算出部42は予測部41から予測時刻ΔTi(i=1、…、L)秒後の予測位置情報を受け取り、その予測位置における疑似DOPをセンサ組毎に算出する。ここで、疑似DOPとは測位位置のDOPと異なり、本実施の形態によって定義されるセンサ組毎の位置精度を表した値である。疑似DOPの詳細は後に説明するが、疑似DOPの値が小さいほど位置精度は高くなる。   The prediction unit 41 in the distance difference observation value selection unit 4 calculates the predicted position after the predicted time ΔTi (i = 1,..., L) seconds from the estimated position and speed calculated by the tracking process performed by the asynchronous tracking processing unit 5. To do. The pseudo DOP calculation unit 42 includes a calculation unit corresponding to each sensor set (sensor set 1,..., Sensor set M-1 in FIG. 1). The pseudo DOP calculation unit 42 receives the predicted position information after the prediction time ΔTi (i = 1,..., L) seconds from the prediction unit 41, and calculates the pseudo DOP at the predicted position for each sensor set. Here, unlike the DOP of the positioning position, the pseudo DOP is a value representing the position accuracy for each sensor set defined by the present embodiment. Although details of the pseudo DOP will be described later, the smaller the value of the pseudo DOP, the higher the position accuracy.

センサ組優先選択部43は、距離差算出部3から同一時刻に入力される各センサ組で得られた距離差観測値を受け取る。また、センサ組優先選択部43は、疑似DOP算出部42から出力される各センサ組の疑似DOPを受け取ると、疑似DOPが小さい順に各センサ組で得られた距離差観測値を非同期追尾処理部5へ出力する。非同期追尾処理部5は疑似DOPが小さい各センサ組で得られた距離差観測値を用いて追尾処理を行う。このような処理により、観測精度のよい観測値の情報を用いて、少ない演算量で効率的に追尾処理を行うことができる。なお、センサ組優先選択部43は疑似DOPが小さい順に各センサ組で得られた距離差観測値を非同期追尾処理部5へ出力するとしたが、疑似DOPが小さい観測値を優先的に非同期追尾処理部5へ出力してもよい。   The sensor group priority selection unit 43 receives the distance difference observation value obtained by each sensor group input from the distance difference calculation unit 3 at the same time. In addition, when the sensor group priority selection unit 43 receives the pseudo DOP of each sensor group output from the pseudo DOP calculation unit 42, the asynchronous tracking processing unit displays the distance difference observation values obtained by each sensor group in ascending order of the pseudo DOP. Output to 5. Asynchronous tracking processing unit 5 performs tracking processing using the distance difference observation value obtained by each sensor set having a small pseudo DOP. By such processing, it is possible to efficiently perform tracking processing with a small amount of computation using information on observation values with high observation accuracy. The sensor group priority selection unit 43 outputs the distance difference observation values obtained by each sensor group to the asynchronous tracking processing unit 5 in ascending order of the pseudo DOP. However, the asynchronous tracking processing preferentially performs the observation value with the small pseudo DOP. You may output to the part 5.

以下では、本実施の形態で定義される疑似DOPの詳細を説明する。   Hereinafter, details of the pseudo DOP defined in the present embodiment will be described.

まず、従来から総合的な位置精度を表すパラメータとして式(15)のHDOPが知られているが、このHDOPを近似を用いて変形し、各要素に分解してみる。具体的には、2次元位置の測位において、式(15)のHDOPは式(16)の第2式となり、さらに近似することで式(16)の第3式となる。式(16)の第3式において、平方根内の第1項はX方向のDOP(以下、XDOP)、第2項はY方向のDOP(YDOP)である。従って、HDOP、XDOP、YDOPの関係式は式(17)のようになる。   First, HDOP of Expression (15) is known as a parameter representing the overall position accuracy, but this HDOP is transformed using approximation and decomposed into each element. Specifically, in the positioning of the two-dimensional position, the HDOP in the equation (15) becomes the second equation in the equation (16), and further approximates the third equation in the equation (16). In the third equation of Equation (16), the first term in the square root is the DOP in the X direction (hereinafter referred to as XDOP), and the second term is the DOP in the Y direction (YDOP). Therefore, the relational expression of HDOP, XDOP, and YDOP is as shown in Expression (17).

この表記の考え方にならい、あるセンサi、jの組に注目し、センサ組i、jにおけるX方向の疑似DOP(以下、XDOPtrk(i、j))を式(18)、Y方向の疑似DOP(以下、YDOPtrk(i、j))を式(19)で定義する。さらに、水平面の疑似DOPであるHDOPtrk(i、j)を式(17)の表記にならい、式(20)で定義する。このように疑似DOPを定義すると、式(16)の第3式で示されるHDOPはセンサ組の疑似DOPを用いて表すことができることが分かる。   Following this idea, pay attention to a pair of sensors i and j. The pseudo DOP in the X direction (hereinafter referred to as XDOPtrk (i, j)) for sensor set i and j is expressed by equation (18) and the pseudo DOP in the Y direction. (Hereinafter referred to as YDOPtrk (i, j)) is defined by equation (19). Furthermore, HDOPtrk (i, j), which is a pseudo-DOP on the horizontal plane, is defined by equation (20) following the notation of equation (17). When the pseudo DOP is defined in this way, it can be seen that the HDOP represented by the third equation of Equation (16) can be expressed using the pseudo DOP of the sensor set.

Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
ここで、
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
である。ここで、
Figure 0006358006
はri、jのxに関する勾配と呼んでも構わない。
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
here,
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
It is. here,
Figure 0006358006
May be called the gradient of ri, j with respect to x.

このように、総合的な位置精度を表すパラメータであるHDOPを、本実施の形態で定義したセンサ組ごとの疑似DOPによって表すことができる。言い換えれば、総合的な位置精度を表すパラメータはセンサ組ごとの疑似DOPにより決定され、疑似DOPが小さく観測精度の高いセンサ組ごとの観測値を選定することにより、少ない数の観測値を用いて目標の位置推定を高精度に行えることが分かる。   In this way, HDOP, which is a parameter representing the overall position accuracy, can be represented by a pseudo DOP for each sensor set defined in the present embodiment. In other words, the parameters representing the overall position accuracy are determined by the pseudo DOP for each sensor set, and by selecting the observation values for each sensor set with a small pseudo DOP and high observation accuracy, a small number of observation values are used. It can be seen that the target position can be estimated with high accuracy.

本実施の形態では、センサ組ごとの疑似DOP算出部42から出力される疑似DOPはXDOPtrk(i、j)、YDOPtrk(i、j)、HDOPtrk(i、j)のいずれかとする。センサ組優先選択部43は各センサ組の疑似DOP算出部42から出力される疑似DOPを受け取ると、距離差算出部3から受け取った同一時刻に入力される各センサ組で得られた距離差観測値に対して、疑似DOP、例えばHDOPtrkが小さい順に非同期追尾処理部5へ出力する。   In the present embodiment, the pseudo DOP output from the pseudo DOP calculation unit 42 for each sensor set is any one of XDOPtrk (i, j), YDOPtrk (i, j), and HDOPtrk (i, j). When the sensor group priority selection unit 43 receives the pseudo DOP output from the pseudo DOP calculation unit 42 of each sensor group, the distance difference observation obtained by each sensor group input at the same time received from the distance difference calculation unit 3. The values are output to the asynchronous tracking processing unit 5 in ascending order of pseudo DOP, for example, HDOPtrk.

また、疑似DOP算出部42は精度を向上したい方向についてXDOPtrkあるいはYDOPtrkの小さい順に非同期追尾処理部5へ出力し、センサ組の優先度を決める方法もある。この際、X、Yどちらの方向を改善するか否かを判断するために、後段の非同期追尾処理部5より出力される推定誤差共分散行列(式(24))のX方向の位置誤差分散σxx 2、Y方向の位置誤差分散σyy 2を比較し、誤差が大きい方向を改善することとしてもよい。 There is also a method in which the pseudo DOP calculation unit 42 outputs the direction in which the accuracy is to be improved to the asynchronous tracking processing unit 5 in the order of decreasing XDOPtrk or YDOPtrk and determines the priority of the sensor set. At this time, the position error variance in the X direction of the estimated error covariance matrix (Equation (24)) output from the asynchronous tracking processing unit 5 at the subsequent stage is used to determine whether to improve the X or Y direction. It is also possible to compare σ xx 2 and position error variance σ yy 2 in the Y direction to improve the direction in which the error is large.

一例として、図2に本実施の形態においての目標追尾処理を行う場合の追尾処理の概念図を示す。図2では、各時刻におけるX、Y方向の誤差分布が示されており、Y方向の推定誤差がX方向の推定誤差よりも大きくなっている。例えば、非同期追尾処理部5における追尾処理で算出される式(24)の推定誤差共分散行列より、Y方向の精度向上に貢献する距離差観測値を利用することでY方向の精度を向上することが可能となる。

Figure 0006358006
σxx 2:X方向の位置誤差分散
σyy 2:Y方向の位置誤差分散
σvxvx 2:X方向の速度誤差分散
σvyvy 2:Y方向の速度誤差分散 As an example, FIG. 2 shows a conceptual diagram of the tracking process when the target tracking process in the present embodiment is performed. In FIG. 2, the error distribution in the X and Y directions at each time is shown, and the estimation error in the Y direction is larger than the estimation error in the X direction. For example, the accuracy in the Y direction is improved by using the distance difference observation value that contributes to the improvement in the accuracy in the Y direction from the estimated error covariance matrix of Equation (24) calculated by the tracking process in the asynchronous tracking processing unit 5. It becomes possible.
Figure 0006358006
σ xx 2 : Position error variance in X direction σ yy 2 : Position error variance in Y direction σ vxvx 2 : Speed error variance in X direction σ vyvy 2 : Speed error variance in Y direction

図3に式(24)の推定誤差共分散行列を用いてセンサ組の優先度を決める場合の距離差観測値選択部4及び非同期追尾処理部5の処理フローを示す。まず、非同期追尾処理部5は追尾処理を実施し、最新時刻tsにおいて目標状態ベクトルの推定値及び推定誤差共分散行列を算出する(ST1)。以降の処理では、追尾処理周期内で異なる時刻に距離差観測値が複数得られた場合を想定し、前記距離差観測値のそれぞれの取得時刻における予測位置を算出し、以下のST3〜ST8の一連の処理を繰り返すこととする。また、予め予測時刻ΔTi(i=1、…、L)を設定しておき、ΔTi秒後におけるST2〜ST6の処理をL回分繰り返し処理しておいても構わない。すなわち、まず、i=1とする(ST2)。次に、予測部41は距離差観測値が取得される時刻tiと最新時刻tsとの時刻差(式(25))を算出し、式(26)によって距離差観測値が取得される時刻tiにおける予測位置xp(ti)、yp(ti)を算出する(ST3)。

Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
疑似DOP算出部42は前記予測位置における疑似DOPを算出する(ST4)。疑似DOP算出部42は前記推定誤差共分散行列のX方向誤差分散とY方向誤差分散を比較し、X方向誤差分散がY方向誤差分散より大きい場合(ST5)は、X方向の疑似DOPが小さい順に追尾処理に入力するようにTDOA観測値を優先的に並び替える(ST6)。ST4において、Y方向誤差分散がX方向誤差分散より大きい場合は、疑似DOP算出部42はY方向の疑似DOPが小さい順に追尾処理に入力するようにTDOA観測値を優先的に並び替える(ST7)。また、ST5では距離差観測時刻ti(i=1、…、L)に跨がった全距離差観測値を並び替えても良いこととする。疑似DOP算出部42はセンサ組の優先選択を行う。具体的には、ST6またはST7で並び替えた順に非同期追尾処理部5へ入力する(ST8)。ここで、予め処理上限数を決めておけば上限数に達した時点で処理を打ち切っても良い。 最後に、パラメータiがLであれば(ST9)終了し、パラメータiがそれ以外の値であれば、ST3の処理に戻る。 FIG. 3 shows a processing flow of the distance difference observation value selection unit 4 and the asynchronous tracking processing unit 5 when the priority of the sensor set is determined using the estimated error covariance matrix of Expression (24). First, the asynchronous tracking processing unit 5 is carried out tracking processing, to calculate the estimated value and the estimation error covariance matrix of the target state vector at the current time point t s (ST1). In the subsequent processing, assuming that multiple distance difference observation values are obtained at different times within the tracking processing cycle, the predicted position at each acquisition time of the distance difference observation values is calculated, and the following ST3 to ST8 A series of processing is repeated. Alternatively, the predicted time ΔTi (i = 1,..., L) may be set in advance, and the processing of ST2 to ST6 after ΔTi seconds may be repeated L times. That is, first, i = 1 is set (ST2). Next, the prediction unit 41 calculates a time difference (expression (25)) between the time t i at which the distance difference observation value is acquired and the latest time t s, and the distance difference observation value is acquired by expression (26). time t calculated position in i x p (t i), calculates the y p (t i) (ST3 ).
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Figure 0006358006
The pseudo DOP calculating unit 42 calculates a pseudo DOP at the predicted position (ST4). The pseudo DOP calculation unit 42 compares the X-direction error variance and the Y-direction error variance of the estimated error covariance matrix. If the X-direction error variance is larger than the Y-direction error variance (ST5), the pseudo-DOP in the X direction is small. The TDOA observations are sorted preferentially so as to be input to the tracking process in order (ST6). In ST4, when the Y-direction error variance is larger than the X-direction error variance, the pseudo DOP calculation unit 42 preferentially rearranges the TDOA observation values so that the Y-direction pseudo DOP is input to the tracking process in ascending order (ST7). . In ST5, all distance difference observation values straddling the distance difference observation times t i (i = 1,..., L) may be rearranged. The pseudo DOP calculation unit 42 performs priority selection of the sensor set. Specifically, it inputs to the asynchronous tracking processing unit 5 in the order rearranged in ST6 or ST7 (ST8). Here, if the upper limit number is determined in advance, the process may be terminated when the upper limit number is reached. Finally, if the parameter i is L (ST9), the process ends. If the parameter i is any other value, the process returns to ST3.

本処理によって、図4のように各距離差観測時刻において、優先センサ組による距離差観測値を選択して追尾処理を実施する。図4では、予測時刻Δt1秒後、 Δt2秒後の予測位置を算出するにあたって、それぞれ異なるセンサ組による観測値が選択されている。   With this process, as shown in FIG. 4, at each distance difference observation time, the distance difference observation value by the priority sensor set is selected and the tracking process is performed. In FIG. 4, when calculating the predicted position after Δt1 seconds and Δt2 seconds, observation values from different sensor groups are selected.

非同期追尾処理部5は、距離差観測値選択部3より出力される各センサ組の距離差を入力とし、非線形フィルタによる追尾処理を実施し、位置及び速度を出力することとする。ここで、非線形フィルタとして、拡張カルマンフィルタ、アンセンテッドカルマンフィルタ、粒子フィルタ等を用いても良い。   The asynchronous tracking processing unit 5 receives the distance difference of each sensor set output from the distance difference observation value selection unit 3, performs tracking processing by a non-linear filter, and outputs the position and velocity. Here, an extended Kalman filter, an unscented Kalman filter, a particle filter, or the like may be used as the nonlinear filter.

以上のように、実施の形態1による目標追尾装置1によれば、同時に追尾処理に入力される距離差観測値について、追尾位置精度に貢献する順に距離差観測値を選択し、入力することで、演算負荷の制約がある場合においても追尾精度を確保することができる。特に多目標環境では、処理すべき距離差観測値数が多く、本実施の形態が有効となる。   As described above, according to the target tracking device 1 according to the first embodiment, the distance difference observation values that are simultaneously input to the tracking process are selected and input in the order that contributes to the tracking position accuracy. The tracking accuracy can be ensured even when there is a restriction on the calculation load. Particularly in a multi-target environment, the number of distance difference observation values to be processed is large, and this embodiment is effective.

また、ここまで2次元位置で説明したが、3次元位置についても同様の考え方で容易に拡張できる。さらに距離差だけではなくドップラ速度差が得られる場合も同様の考えで拡張しても良い。   In addition, although the description has been made with the two-dimensional position so far, the three-dimensional position can be easily extended with the same concept. Further, when not only the distance difference but also the Doppler speed difference is obtained, the same idea may be applied.

このように、本実施の形態の目標追尾装置は、複数のセンサにより観測された目標の観測値を出力する観測値出力部2と、観測値出力部2から出力された観測値に基づき、複数のセンサに含まれる2つのセンサをセンサ組として、センサ組を構成する2つのセンサと目標との距離差であるセンサ組の距離差を異なるセンサ組に対して算出する距離差算出部3と、異なるセンサ組の距離差の観測精度を算出する観測精度算出部である疑似DOP算出部42及び、疑似DOP算出部42で算出された異なるセンサ組の距離差の観測精度に基づいて距離差算出部3により算出された前記異なるセンサ組の距離差の中から少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する優先選択部を含む距離差観測値選択部4と、距離差観測値選択部4で選択された少なくとも一つのセンサ組の距離差に基づき、目標の位置及び速度を算出する追尾処理を行う追尾処理部と、を備えたことを特徴とする。このような構成により、追尾精度に貢献する距離差観測値を選択して用いるため、追尾精度を確保しつつ、追尾処理負荷を低減することが可能となる。   As described above, the target tracking device according to the present embodiment includes a plurality of observation value output units 2 that output observation values of targets observed by a plurality of sensors, and a plurality of observation values output from the observation value output unit 2. A distance difference calculation unit 3 that calculates two sensor included in the sensor as a sensor set, and calculates a distance difference between the sensor sets, which is a distance difference between the two sensors constituting the sensor set and a target, for different sensor sets; A pseudo DOP calculation unit 42 that is an observation accuracy calculation unit that calculates the observation accuracy of the distance difference between different sensor sets, and a distance difference calculation unit based on the observation accuracy of the distance difference between different sensor sets calculated by the pseudo DOP calculation unit 42 The distance difference observation value selection unit 4 including a priority selection unit that selects the distance difference of at least one sensor set from the distance differences of the different sensor sets calculated by 3 and the distance difference observation value selection unit 4 are selected. At least One of the basis of the sensor suite of the distance difference, and wherein the tracking processing unit for performing tracking processing of calculating the position and velocity of the target, further comprising: a. With such a configuration, since the distance difference observation value that contributes to tracking accuracy is selected and used, it is possible to reduce the tracking processing load while ensuring tracking accuracy.

また、本実施の形態の目標追尾装置は、距離差観測値選択部4は目標の将来時刻における予測位置を算出する予測部41と、予測部41で算出された予測位置での異なるセンサ組の距離差の観測精度を算出する観測精度算出部である疑似DOP算出部42と、疑似DOP算出部42で算出された異なるセンサ組の距離差の観測精度に基づき、異なるセンサ組の距離差の中から少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する優先選択部43と、を備えたことを特徴とする。このような構成により、追尾処理に必要となる将来時刻を想定して、追尾精度に貢献する距離差観測値を選択することができる。その結果、追尾に必要となる観測値を効率的に選択することが可能となる。   In the target tracking device of the present embodiment, the distance difference observation value selection unit 4 includes a prediction unit 41 that calculates a predicted position at a target future time, and different sensor sets at the predicted position calculated by the prediction unit 41. Based on the observation accuracy of the distance difference between different sensor sets calculated by the pseudo DOP calculation unit 42 and the pseudo DOP calculation unit 42 that is an observation accuracy calculation unit that calculates the observation accuracy of the distance difference, And a priority selection unit 43 for selecting a distance difference between at least one sensor set. With such a configuration, it is possible to select a distance difference observation value that contributes to tracking accuracy assuming a future time required for tracking processing. As a result, it is possible to efficiently select an observation value required for tracking.

また、本実施の形態の目標追尾装置では、センサ組の距離差の観測精度は一つの空間方向または水平面における観測精度であることを特徴とする。ここで、一つの空間方向の代表的な例はX方向、Y方向などがあげられる。また、水平面における観測精度としては、水平面のDOPであるHDOPが代表的な例である。このような構成により、一つの空間方向、または水平方向に絞って、観測精度を向上するための追尾処理を行うことが可能となる。   In the target tracking device according to the present embodiment, the observation accuracy of the distance difference between the sensor sets is the observation accuracy in one spatial direction or a horizontal plane. Here, typical examples of one spatial direction include the X direction and the Y direction. A typical example of the observation accuracy on the horizontal plane is HDOP, which is the DOP on the horizontal plane. With such a configuration, it is possible to perform tracking processing for improving observation accuracy by narrowing down in one spatial direction or horizontal direction.

また、本実施の形態の目標追尾装置では、センサ組の距離差の観測精度は、センサ組に含まれる2つのセンサと目標との位置関係に基づき定義されるパラメータであることを特徴とする。この関係は式(21)(22)によって表されている。このような構成により、センサ組に含まれるセンサと目標から定まる観測精度を用いて、追尾精度に貢献する距離差観測値を効率的に選択することができる。また、このパラメータは、センサ組に含まれる2つのセンサの目標からの距離差の推定誤差の一つの空間方向または水平面に対する勾配とすることもできる。このような構成により、一つの空間方向、または水平方向に絞って、観測精度を向上するための追尾処理を行うことが可能となる。   In the target tracking device according to the present embodiment, the observation accuracy of the distance difference between the sensor sets is a parameter defined based on the positional relationship between the two sensors included in the sensor set and the target. This relationship is expressed by equations (21) and (22). With such a configuration, it is possible to efficiently select a distance difference observation value that contributes to tracking accuracy using observation accuracy determined from sensors and targets included in the sensor set. In addition, this parameter may be a gradient with respect to one spatial direction or a horizontal plane of an estimation error of a distance difference from a target of two sensors included in the sensor set. With such a configuration, it is possible to perform tracking processing for improving observation accuracy by narrowing down in one spatial direction or horizontal direction.

また、このパラメータは、センサ組に対して定義される疑似的なDOPとすることができる。このような構成により、従来から総合的な位置精度を表すパラメータとして知られているHDOPと同様の形態でセンサ組ごとの位置精度を円滑に表すことができ、追尾精度に貢献する距離差観測値の観測精度を効率的に演算することができる。 This parameter can also be a pseudo DOP defined for the sensor set. With such a configuration, the distance difference observation value that contributes to tracking accuracy can be expressed smoothly in the same manner as HDOP, which has been known as a parameter that represents the overall position accuracy. The observation accuracy can be calculated efficiently.

また、実施の形態の目標追尾装置では、追尾処理部は複数の空間方向に対して前記目標の推定位置誤差を算出する手段を含み、距離差観測値選択部4はこの追尾処理部より出力される複数の空間方向に対する目標の推定位置誤差の中から推定位置誤差の大きい空間方向を選択し、選択された空間方向に対するセンサ組の距離差の観測精度に基づき前記少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する構成を備えることを特徴とする。このような構成により、精度を向上したい方向に対して観測精度の良いセンサ組の距離差観測値を用いて追尾処理部で追尾処理を行うことができる。   In the target tracking device of the embodiment, the tracking processing unit includes means for calculating the estimated position error of the target for a plurality of spatial directions, and the distance difference observation value selection unit 4 is output from this tracking processing unit. A spatial direction having a large estimated position error is selected from the target estimated position errors for a plurality of spatial directions, and the distance difference of the at least one sensor set is based on the observation accuracy of the distance difference of the sensor set with respect to the selected spatial direction. It comprises the structure which selects. With such a configuration, the tracking processing unit can perform the tracking process using the distance difference observation value of the sensor set with good observation accuracy in the direction in which the accuracy is desired to be improved.

実施の形態2.
実施の形態2では、実施の形態1において予測位置ごとに疑似DOPを計算していた処理を簡略化するために、疑似DOPを予測し、予測された疑似DOPを用いて距離差観測値の優先度を決定する。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, in order to simplify the process of calculating the pseudo DOP for each predicted position in the first embodiment, the pseudo DOP is predicted, and the priority of the distance difference observation value is estimated using the predicted pseudo DOP. Determine the degree.

図5は、実施の形態2の目標追尾装置1を示す構成図である。図5に示すように、本実施例の目標追尾装置1は、観測値出力部2、距離差算出部3、距離差観測値選択部6、非同期追尾処理部5を備えている。   FIG. 5 is a configuration diagram illustrating the target tracking device 1 according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the target tracking device 1 of this embodiment includes an observation value output unit 2, a distance difference calculation unit 3, a distance difference observation value selection unit 6, and an asynchronous tracking processing unit 5.

本実施の形態では、センサ組i、jの疑似DOP であるXDOPtrk(i、j)のxに関する勾配

Figure 0006358006
を式(30)のように定義する。式(31)のように時刻Δt秒後にX軸方向にΔX、Y軸方向にΔY分位置が変化した場合、本来は式(21)を用いて算出する必要がある。
Figure 0006358006
Figure 0006358006
In this embodiment, the gradient with respect to x of XDOPtrk (i, j), which is a pseudo DOP of sensor set i, j
Figure 0006358006
Is defined as in equation (30). When the position changes by ΔX in the X-axis direction and by ΔY in the Y-axis direction after time Δt seconds as in Expression (31), it is originally necessary to calculate using Expression (21).
Figure 0006358006
Figure 0006358006

ここで、式(31)を簡略化して算出する方法を以下に示す。まず、式(31)について2次元位置x、yについてΔXおよびΔY分ずれた位置における勾配を式(32)で近似する。

Figure 0006358006
さらに、位置変化量ΔXおよびΔYを追尾処理から得たサンプル時刻kにおける推定速度ベクトル
Figure 0006358006
と時間差Δtで表す。このとき、式(33)、 (34)が成り立つ。
Figure 0006358006
Figure 0006358006
式(32)、 (33)、 (34)より、式(35)が導出される。
Figure 0006358006
ここで、式(35)のA、Bは式(36)、 (37)に示すように時間差Δtに依存しない固定値である。
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Here, a method for calculating the equation (31) in a simplified manner is shown below. First, the gradient at the position shifted by ΔX and ΔY for the two-dimensional positions x and y in equation (31) is approximated by equation (32).
Figure 0006358006
Further, the estimated velocity vector at the sampling time k obtained from the tracking process by the position change amounts ΔX and ΔY.
Figure 0006358006
And the time difference Δt. At this time, equations (33) and (34) hold.
Figure 0006358006
Figure 0006358006
Equation (35) is derived from Equations (32), (33), and (34).
Figure 0006358006
Here, A and B in the equation (35) are fixed values that do not depend on the time difference Δt as shown in the equations (36) and (37).
Figure 0006358006
Figure 0006358006

以上のように、任意の時間差ΔtにおけるXDOPtrk(i、j)のxに関する勾配について、式(35)を用いて算出する。また、YDOPtrk(i、j)のyに関する勾配についても同様の手順で算出する。   As described above, the gradient with respect to x of XDOPtrk (i, j) at an arbitrary time difference Δt is calculated using Equation (35). Further, the gradient of YDOPtrk (i, j) with respect to y is calculated in the same procedure.

次に、本実施の形態に目標追尾装置の動作を説明する。ここで、観測値出力部2、距離差算出部3、非同期追尾処理部5は実施の形態1と同様のため省略する。   Next, the operation of the target tracking device will be described in this embodiment. Here, since the observed value output unit 2, the distance difference calculation unit 3, and the asynchronous tracking processing unit 5 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

距離差観測値選択部6は、勾配予測部61、疑似DOP算出部62、センサ組優先選択部63を備え、勾配予測部61では、まず非同期追尾処理部5の追尾処理により得られるサンプル時刻kにおける推定位置ベクトルxs、ysを入力とし、各センサ組の勾配初期値を算出する。さらに、勾配初期値と式(35)を用いて勾配を予測する。疑似DOP算出部62では勾配予測部61で予測された勾配に基づいて疑似DOPを算出する。他は実施の形態と同様のため、省略する。 The distance difference observation value selection unit 6 includes a gradient prediction unit 61, a pseudo DOP calculation unit 62, and a sensor group priority selection unit 63. The gradient prediction unit 61 first obtains a sampling time k obtained by the tracking process of the asynchronous tracking processing unit 5. Assuming that the estimated position vectors x s and y s at are input, the gradient initial value of each sensor set is calculated. Furthermore, the gradient is predicted using the gradient initial value and Equation (35). The pseudo DOP calculation unit 62 calculates the pseudo DOP based on the gradient predicted by the gradient prediction unit 61. Others are the same as in the embodiment, and will be omitted.

また、ここまで2次元位置で説明したが、3次元位置についても同様の考え方で算出しても構わない。   Although the description has been made with the two-dimensional position so far, the three-dimensional position may be calculated in the same way.

本実施の形態の構成では、疑似DOPを計算していた処理を実施の形態1よりも簡略化するために、疑似DOPを予測し、予測された疑似DOPを用いて距離差観測値の優先度を決定する。その結果、実施の形態1に比べて更に演算負荷を抑えることが可能となる。   In the configuration of the present embodiment, in order to simplify the process of calculating the pseudo DOP as compared with the first embodiment, the pseudo DOP is predicted, and the priority of the distance difference observation value is predicted using the predicted pseudo DOP. To decide. As a result, it is possible to further reduce the calculation load as compared with the first embodiment.

このように、本実施の形態の目標追尾装置では、目標の将来時刻におけるセンサ組の距離差の観測精度の一つの空間方向または水平面に対する勾配を算出する勾配予測部61と、勾配予測部61で算出された勾配に基づき異なるセンサ組の距離差の観測精度を算出する観測精度算出部である疑似DOP算出部62と、前記疑似DOP算出部62で算出された前記異なるセンサ組の距離差の観測精度に基づき、前記異なるセンサ組の距離差の中から前記少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する優先選択部であるセンサ組優先選択部63と、を備えたことを特徴とする。このような構成を用いることにより、実施の形態1に比べて更に演算負荷を抑えることが可能となる。   As described above, in the target tracking device according to the present embodiment, the gradient prediction unit 61 that calculates the gradient with respect to one spatial direction or horizontal plane of the observation accuracy of the distance difference of the sensor set at the target future time, and the gradient prediction unit 61 A pseudo DOP calculation unit 62 that is an observation accuracy calculation unit that calculates the observation accuracy of the distance difference between different sensor sets based on the calculated gradient, and the observation of the distance difference between the different sensor sets calculated by the pseudo DOP calculation unit 62 And a sensor group priority selection unit 63 which is a priority selection unit for selecting a distance difference of the at least one sensor group from the distance differences of the different sensor groups based on accuracy. By using such a configuration, it is possible to further reduce the calculation load as compared with the first embodiment.

実施の形態3.
実施の形態3では、実施の形態1と構成が異なり、非同期追尾処理の代わりに測位部及び同期追尾処理を備えた構成を示す。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment is different from the first embodiment in configuration, and shows a configuration including a positioning unit and a synchronous tracking process instead of the asynchronous tracking process.

図6は、実施の形態2の目標追尾装置1を示す構成図である。図6に示すように、本実施例の目標追尾装置1は、観測値出力部2、距離差算出部3、距離差観測値選択部4、測位部7、同期追尾処理部8を備えている。   FIG. 6 is a configuration diagram illustrating the target tracking device 1 according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the target tracking device 1 of this embodiment includes an observation value output unit 2, a distance difference calculation unit 3, a distance difference observation value selection unit 4, a positioning unit 7, and a synchronization tracking processing unit 8. .

測位部7では、背景技術で述べたように同時に観測した全ての距離観測値を用いて式(8)を構成し、式(11)によって修正ベクトルを算出する。しかし、距離観測値数が多い場合には行列計算時の負荷が大きくなる。実施の形態3では、実施の形態1で述べた距離差観測値の貢献度を用いて距離差観測値選択部4がセンサ組毎の距離差観測値の優先度を決定し、測位部7が優先度順に上位N個の距離観測値に限定し、測位処理を実施することで演算負荷を低減する。   As described in the background art, the positioning unit 7 constructs the equation (8) using all the distance observation values observed at the same time, and calculates the correction vector by the equation (11). However, when there are many distance observation values, the load at the time of matrix calculation becomes large. In the third embodiment, the distance difference observation value selection unit 4 determines the priority of the distance difference observation value for each sensor set using the contribution of the distance difference observation value described in the first embodiment, and the positioning unit 7 The calculation load is reduced by limiting the top N distance observation values in order of priority and performing the positioning process.

次に、動作を説明する。実施の形態3の測位部7では、距離差観測値選択部4より出力される各センサ組の距離差の中から疑似DOPの値が小さい距離差観測値から上位N個までの観測値に限定し、式(8)のヤコビアンの行列サイズを縮小し、測位位置を算出することができる。行列サイズが小さくなることで測位部7の演算負荷を抑えることになる。同期追尾処理部8では、測位部7より出力される測位位置を入力として、目標の位置及び速度を算出する。   Next, the operation will be described. In the positioning unit 7 of the third embodiment, the distance difference observation value output from the distance difference observation value selection unit 4 is limited to the observation value from the distance difference observation value having a small pseudo DOP value to the top N observation values. Then, the positioning position can be calculated by reducing the Jacobian matrix size of Equation (8). By reducing the matrix size, the calculation load of the positioning unit 7 is suppressed. The synchronization tracking processing unit 8 receives the positioning position output from the positioning unit 7 and calculates the target position and speed.

他の処理は実施の形態1、2と同様のため省略する。   The other processes are the same as those in the first and second embodiments, and will be omitted.

このように、本実施の形態の目標追尾装置1は、疑似DOPの値が小さい距離差観測値から上位N個までの観測値に限定して同期追尾処理を実行する。   As described above, the target tracking device 1 according to the present embodiment executes the synchronous tracking process by limiting the observed value from the distance difference observation value having a small pseudo DOP value to the top N observation values.

すなわち、本実施の形態の目標追尾装置では、距離差観測値選択部4において2以上の所定数のセンサ組の距離差が選択され、追尾処理部は同期型追尾処理部8であることを特徴とする。このような構成を用いることにより、その結果、全てのセンサ組の距離差観測値を用いる従来の目標追尾処理と比較して、位置観測精度を同程度に保ちつつ演算量を低減することが可能である。   That is, in the target tracking device of the present embodiment, the distance difference observation value selection unit 4 selects a distance difference between two or more predetermined numbers of sensor sets, and the tracking processing unit is a synchronous tracking processing unit 8. And By using such a configuration, as a result, it is possible to reduce the amount of calculation while maintaining the same position observation accuracy compared to the conventional target tracking process that uses the distance difference observation values of all sensor sets. It is.

1:目標追尾装置、2:観測値出力部、3:距離差算出部、4:距離差観測値選択部、5:非同期追尾処理部、6:距離差観測値選択部、7:測位部、8:同期追尾処理部、41:予測部、42:疑似DOP算出部、43:センサ組優先選択部、61:勾配予測部、62:疑似DOP算出部、63:センサ組優先選択部 1: target tracking device, 2: observation value output unit, 3: distance difference calculation unit, 4: distance difference observation value selection unit, 5: asynchronous tracking processing unit, 6: distance difference observation value selection unit, 7: positioning unit, 8: synchronous tracking processing unit, 41: prediction unit, 42: pseudo DOP calculation unit, 43: sensor group priority selection unit, 61: gradient prediction unit, 62: pseudo DOP calculation unit, 63: sensor group priority selection unit

Claims (10)

複数のセンサにより観測された目標の観測値を出力する観測値出力部と、
前記観測値出力部から出力された観測値に基づき、前記複数のセンサに含まれる2つのセンサをセンサ組として、異なるセンサ組のそれぞれに対して、センサ組を構成する2つのセンサと前記目標との距離差であるセンサ組の距離差を算出する距離差算出部と、
前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度を算出する観測精度算出部及び、前記観測精度算出部で算出された前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度に基づいて前記距離差算出部により算出された前記異なるセンサ組それぞれの距離差の中から少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する優先選択部を含む距離差観測値選択部と、
前記距離差観測値選択部で選択された少なくとも一つのセンサ組の距離差に基づき、前記目標の位置及び速度を算出する追尾処理を行う追尾処理部と、
を備えたことを特徴とする目標追尾装置。
An observation value output unit for outputting the observation value of the target observed by a plurality of sensors;
Based on the observation values output from the observation value output unit, two sensors included in the plurality of sensors as sensor sets, and for each of the different sensor sets, two sensors constituting the sensor set and the target A distance difference calculation unit for calculating a distance difference of the sensor set, which is a distance difference of
The observation accuracy computing unit calculates the observation accuracy for each different sensor sets each distance difference and the observation accuracy calculating unit the distance difference calculation section based on the calculated said different sensor set respective distance differences per observation accuracy in a distance difference observed value selection portion including a priority selection unit that selects at least one sensor set of distance differences among the calculated different sensor suite respective distance differences by,
A tracking processing unit that performs a tracking process for calculating the position and speed of the target based on a distance difference of at least one sensor set selected by the distance difference observation value selection unit;
A target tracking device comprising:
前記距離差観測値選択部は
前記目標の将来時刻における予測位置を算出する予測部を含み、
前記観測精度算出部で算出される前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度は、前記予測部で算出された予測位置での前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度であることを特徴とする請求項1に記載の目標追尾装置。
The distance difference observation value selection unit includes a prediction unit that calculates a predicted position of the target at a future time,
Said observation accuracy for each of the different sensor set respective distance differences calculated by the measurement accuracy calculating section is the observation accuracy for each of the different sensor set each distance difference at the predicted position calculated by the prediction unit The target tracking device according to claim 1, wherein the target tracking device is characterized in that:
前記観測精度は一つの空間方向または水平面における観測精度であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の目標追尾装置。 The target tracking device according to claim 1, wherein the observation accuracy is an observation accuracy in one spatial direction or a horizontal plane. 前記観測精度は、前記観測精度に対応するセンサ組に含まれる2つのセンサと前記目標との位置関係に基づき定義されるパラメータであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の目標追尾装置。 4. The parameter according to claim 1, wherein the observation accuracy is a parameter defined based on a positional relationship between two sensors included in a sensor set corresponding to the observation accuracy and the target. 5. The target tracking device described. 前記パラメータは、前記観測精度に対応するセンサ組に含まれる2つのセンサの前記目標からの距離差の推定誤差の一つの空間方向または水平面に対する勾配である
ことを特徴とする請求項4に記載の目標追尾装置。
5. The parameter according to claim 4, wherein the parameter is a gradient with respect to one spatial direction or a horizontal plane of an estimation error of a distance difference from the target of two sensors included in a sensor set corresponding to the observation accuracy . Target tracking device.
前記パラメータは、前記観測精度に対応するセンサ組に対して定義される疑似的なDOPであることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の目標追尾装置。 The target tracking device according to claim 4, wherein the parameter is a pseudo DOP defined for a sensor set corresponding to the observation accuracy . 前記追尾処理部は複数の空間方向に対して前記目標の推定位置誤差を算出する手段を含み、前記距離差観測値選択部は前記追尾処理部より出力される複数の空間方向に対する前記目標の推定位置誤差の中から前記推定位置誤差の大きい空間方向を選択し、該選択された空間方向に対する前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度に基づき前記少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の目標追尾装置。
The tracking processing unit includes means for calculating an estimated position error of the target with respect to a plurality of spatial directions, and the distance difference observation value selecting unit estimates the target with respect to the plurality of spatial directions output from the tracking processing unit. A spatial direction having a large estimated positional error is selected from among position errors, and a distance difference of the at least one sensor set is selected based on observation accuracy for each distance difference of the different sensor sets with respect to the selected spatial direction. The target tracking device according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記距離差観測値選択部は
前記目標の将来時刻における前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度の一つの空間方向または水平面に対する勾配を算出する勾配予測部と、
前記勾配予測部で算出された勾配に基づき前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度を算出する観測精度算出部と、
前記観測精度算出部で算出された前記異なるセンサ組それぞれの距離差ごとの観測精度に基づき、前記異なるセンサ組それぞれの距離差の中から前記少なくとも一つのセンサ組の距離差を選択する優先選択部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の目標追尾装置。
The distance difference observation value selection unit calculates a gradient with respect to one spatial direction or a horizontal plane of observation accuracy for each distance difference of the different sensor sets at the target future time; and
An observation accuracy computing unit for calculating the observation accuracy for each of the different sensor set respective distance differences based on the gradient calculated by the gradient estimation unit,
Based on said observation accuracy calculating section observation accuracy of each of the calculated different sensor suite respective distance differences, the priority selection unit for selecting a distance difference of the at least one sensor set from among the different sensor sets each distance difference When,
The target tracking device according to claim 1, further comprising:
前記距離差観測値選択部において選択される前記少なくとも一つのセンサ組の距離差は、2以上の所定数のセンサ組の距離差であり、
前記追尾処理部は同期型追尾処理部である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の目標追尾装置。
The distance difference of the at least one sensor set selected by the distance difference observation value selection unit is a distance difference of a predetermined number of sensor sets of 2 or more,
The target tracking device according to claim 1, wherein the tracking processing unit is a synchronous tracking processing unit.
前記追尾処理部は非同期型追尾処理部である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の目標追尾装置。
The target tracking device according to claim 1, wherein the tracking processing unit is an asynchronous tracking processing unit.
JP2014190745A 2014-09-19 2014-09-19 Target tracking device Active JP6358006B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014190745A JP6358006B2 (en) 2014-09-19 2014-09-19 Target tracking device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014190745A JP6358006B2 (en) 2014-09-19 2014-09-19 Target tracking device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016061705A JP2016061705A (en) 2016-04-25
JP6358006B2 true JP6358006B2 (en) 2018-07-18

Family

ID=55796338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014190745A Active JP6358006B2 (en) 2014-09-19 2014-09-19 Target tracking device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6358006B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101833238B1 (en) * 2016-05-17 2018-03-02 엘아이지넥스원 주식회사 System and method for tracking target using asynchronous sensors
CN113219406B (en) * 2021-04-29 2022-08-05 电子科技大学 A Direct Tracking Method Based on Extended Kalman Filter
CN114815619B (en) * 2022-05-06 2024-11-15 重庆邮电大学 A robot tracking method based on Kalman filtering under random measurement loss
EP4715417A1 (en) 2023-06-30 2026-03-25 Mitsubishi Electric Corporation Target trajectory estimation device and target trajectory estimation method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6120873A (en) * 1984-07-09 1986-01-29 Koden Electronics Co Ltd Hyperbolic navigation position measuring device
US5166694A (en) * 1991-08-20 1992-11-24 Hughes Aircraft Company Vehicle location system having enhanced position location processing
JPH07294619A (en) * 1994-04-28 1995-11-10 Fujitsu Ltd Mobile Station Position Detection Method by Hyperbola Method
JPH08201502A (en) * 1995-01-27 1996-08-09 Fujitsu Ltd Divergence error convergence method
JPH09113597A (en) * 1995-10-19 1997-05-02 Fujitsu Ltd Location method
JP2001174537A (en) * 1999-12-21 2001-06-29 Hitachi Ltd Wireless terminal position measuring method and terminal device using the same
JP2006201084A (en) * 2005-01-21 2006-08-03 Mitsubishi Electric Corp Target tracking device
US7561105B2 (en) * 2005-06-07 2009-07-14 Lockheed Martin Corporation Emitter locating using time-difference-of-arrival (TDOA) techniques

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016061705A (en) 2016-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6358006B2 (en) Target tracking device
JP5784526B2 (en) Target tracking device
Lau et al. Improved updating of Euclidean distance maps and Voronoi diagrams
JP7159033B2 (en) 3D position/orientation recognition device and method
EP3346446A1 (en) Image processing system, image processing apparatus, workpiece pickup method, and workpiece pickup program
JP5229126B2 (en) Target tracking processor and error covariance matrix correction method used therefor
CN105096341B (en) Mobile robot position and orientation estimation method based on trifocal tensor and key frame strategy
JP2018027580A (en) Robot control device
CN113189541B (en) Positioning method, device and equipment
CN106530322B (en) Method for tracking target in jittering video
US20150323305A1 (en) Observation supporting apparatus and observation supporting method
Huang et al. On the consistency of multi-robot cooperative localization.
CN106546976B (en) One kind being based on long period nonuniform sampling target following processing method and processing device
WO2014087683A1 (en) Positioning and tracking device
CN110111356B (en) Rotation axis direction and rotation angular velocity calculation method of moving rotating object
JP7069682B2 (en) Correction device, system, correction method and program
JP2012215549A (en) Tracking device
JP6786313B2 (en) Bias error estimation device, bias error estimation system, bias error estimation method and bias error estimation program
JP5675273B2 (en) Target detection apparatus and target detection method
Barak et al. Localization of sensor nodes using modified particle swarm optimization in wireless sensor networks
CN109655081B (en) On-orbit adaptive correction method and system for star sensor optical system parameters
JPWO2022176104A5 (en) Estimation device, estimation method and program
CN114638955B (en) Constraint-based 3D straight line fitting method
CN111339629A (en) A space target maneuvering orbit determination method for space-based observation
JP2018040600A (en) Bias error estimation device, bias error estimation method, and bias error estimation program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180522

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180604

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6358006

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250