JP2011095120A - Target tracking device and target tracking method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶等の目標の追尾を行う目標追尾装置及び目標追尾方法に関する。 The present invention relates to a target tracking device and a target tracking method for tracking a target such as a ship.
例えば、船舶等の衝突予防を行うARPA装置(Automatic Radar Plotting Aids)では、目標の追尾を行う目標追尾装置が設けられる。目標追尾装置では、レーダエコーの或るスキャンにおいて追尾している目標に対して、次のスキャンにおいて、その目標の周辺または過去の位置から算出したその目標の予測位置の周辺にウィンドウ(またはゲートともいう)を作成し、ウィンドウの中の目標の重心位置を求めて、それを目標の新しい位置として、順次、これを繰り返すことで、目標の追尾を行っている(例えば、特許文献1)。 For example, in an ARPA device (Automatic Radar Plotting Aids) that prevents collision of a ship or the like, a target tracking device that performs target tracking is provided. In the target tracking device, for a target being tracked in a certain scan of radar echo, in the next scan, a window (or gate) is also formed around the target or a predicted position calculated from a past position. The center of gravity of the target in the window is obtained, and this is used as a new target position, and this is sequentially repeated to track the target (for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来のウィンドウを設定する追尾においては次のような問題がある。
1)1つのウィンドウ内で1つの目標の追尾を行うことが原則となっているために、1つのウィンドウ内に複数のエコーが発生した場合には、そのウィンドウの中から目標のエコーを選択する必要がある。そのため、間違ったエコーを選択すると、乗り移りが発生する。特に、目標が輻輳している地帯では、1つのウィンドウ内に複数のエコーが発生することが頻繁に起こり、誤った選択がなされる可能性が高くなる。
2)追尾中の目標が急速な加減速や旋回を行った場合、ウィンドウからエコーが外れてしまう場合がある。一度ウィンドウからエコーが外れてしまうと、追尾を継続するのは非常に困難であり、目標を見失う(ロストする)結果となる。
However, there are the following problems in tracking for setting a conventional window.
1) Since it is a principle to track one target in one window, if multiple echoes are generated in one window, the target echo is selected from that window. There is a need. For this reason, if the wrong echo is selected, a transfer occurs. In particular, in a zone where the target is congested, a plurality of echoes frequently occur in one window, and there is a high possibility that an erroneous selection will be made.
2) If the target being tracked performs rapid acceleration / deceleration or turning, the echo may fall off the window. Once the echo is off the window, it is very difficult to continue tracking, resulting in a loss of target.
ウィンドウの大きさが小さいとロストの可能性があり、逆に大きければ乗り移りの可能性があり、上記1)と2)の問題はトレードオフの関係にある。特に、近年船舶等の目標の高速化により、ウィンドウを大きくとる必要があり、そのため、乗り移りの可能性が高まっている。 If the window size is small, there is a possibility of lost, and if it is large, there is a possibility of transfer. The problems 1) and 2) are in a trade-off relationship. In particular, in recent years, it has been necessary to increase the window due to the speeding up of targets for ships and the like, so the possibility of transfer is increasing.
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、その目的は、従来のウィンドウを用いた追尾の問題を解消することができる目標追尾装置及び目標追尾方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a target tracking device and a target tracking method capable of solving the problem of tracking using a conventional window.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1記載の発明は、時系列的に取得された目標信号から得られる複数の目標位置に関するデータに基づいて目標の追尾を行う目標追尾装置において、
あるタイミングで取得された複数の目標位置と、過去のタイミングで取得された複数の目標位置または過去のタイミングで取得された目標位置に基づき求められたあるタイミングにおける複数の目標予測位置である複数の被マッチング目標位置との対応付けを行うマッチング処理手段と、
マッチング処理手段で被マッチング目標位置と対応付けられた目標位置を、被マッチング目標位置に対応する目標識別データと関連付けて格納するマッチングデータテーブルと、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 of the present invention is a target tracking device that performs tracking of a target based on data on a plurality of target positions obtained from a target signal acquired in time series.
A plurality of target positions obtained at a certain timing and a plurality of target predicted positions at a certain timing obtained based on a plurality of target positions obtained at a past timing or a target position obtained at a past timing. Matching processing means for associating with a target position to be matched;
A matching data table for storing the target position associated with the target position to be matched by the matching processing means in association with the target identification data corresponding to the target position to be matched;
It is characterized by providing.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のものにおいて、過去の2つ以上のタイミングで取得され同じ目標識別データと関連付けられた目標位置に基づき該目標識別データに対応する目標速度を求める速度情報算出手段をさらに備え、
前記マッチング処理手段は、前記目標速度に基づきあるタイミングにおける目標予測位置を求めて、該目標予測位置とあるタイミングで取得された前記目標位置との対応付けを行うことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the speed according to claim 1, wherein the speed for obtaining the target speed corresponding to the target identification data based on the target position acquired at two or more past timings and associated with the same target identification data. Further comprising information calculation means,
The matching processing means obtains a target predicted position at a certain timing based on the target speed, and associates the target predicted position with the target position acquired at a certain timing.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の前記マッチング処理手段が、複数の目標位置と複数の被マッチング目標位置に対してその距離の総和が最小となるような対応付けを行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the matching processing means according to the first or second aspect performs association so that the sum of the distances is minimized with respect to the plurality of target positions and the plurality of target positions to be matched. It is characterized by.
請求項4記載の発明は、請求項1または2記載の前記マッチング処理手段が、複数の目標位置と複数の被マッチング目標位置に対してその距離及び目標の大きさの差異の乗算の総和が最小となるような対応付けを行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the matching processing unit according to the first or second aspect, the sum of multiplications of differences in distance and target size is minimized for a plurality of target positions and a plurality of target positions to be matched. It is characterized by performing such association.
請求項5記載の発明は、請求項3または4記載の前記マッチング処理手段が、目標位置と被マッチング目標位置との距離が所定距離を超えている場合には、該目標位置と該被マッチング目標位置との対応付けは行わないことを特徴とする請求項3または4記載の目標追尾装置。 According to a fifth aspect of the present invention, in the matching processing unit according to the third or fourth aspect, when the distance between the target position and the target position to be matched exceeds a predetermined distance, the target position and the target to be matched 5. The target tracking device according to claim 3 or 4, wherein no association with a position is performed.
請求項6記載の発明は、請求項5記載の前記所定距離は、前記目標信号より得られる目標の大きさに応じて変化させることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that the predetermined distance according to claim 5 is changed in accordance with a target size obtained from the target signal.
請求項7記載の発明は、請求項5記載の前記所定距離は、目標速度の大きさに応じて変化させることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is characterized in that the predetermined distance according to claim 5 is changed according to the magnitude of the target speed.
請求項8記載の発明は、請求項1ないし7のいずれか1項に記載のものにおいて、過去のタイミングで取得された目標位置または過去のタイミングで取得された目標位置及び過去の2つ以上のタイミングで取得された目標位置に基づき求めた目標速度から目標の予測位置を求めて、該予測位置を中心としたウィンドウを追尾対象の目標毎に計算するウィンドウ計算手段と、
ウィンドウ計算手段で計算されたウィンドウ内にあるデータから目標を抽出する目標抽出手段と、
を備え、前記目標抽出手段は、ウィンドウ内に目標とするべきデータが2つ以上存在するとき、またはウィンドウ内に目標とするべきデータが存在しないときに、前記マッチングデータテーブルを参照して、追尾対象の目標の目標識別データに関連付けられた目標位置を抽出することを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the one according to any one of claims 1 to 7, wherein the target position acquired at a past timing or a target position acquired at a past timing and two or more past positions are acquired. Window calculation means for calculating a predicted position of the target from the target speed obtained based on the target position acquired at the timing, and calculating a window around the predicted position for each target to be tracked;
Target extraction means for extracting a target from data in the window calculated by the window calculation means;
And the target extracting means refers to the matching data table when there are two or more data to be targeted in the window, or when there is no data to be targeted in the window. A target position associated with target identification data of a target target is extracted.
請求項9記載の発明は、請求項1ないし8のいずれか1項に記載の前記マッチング処理手段が、
複数の目標位置と複数の被マッチング目標位置とのいずれか一方の位置(以下、第1目標位置)に対して、その一方の位置から最も近い他方の位置(以下、第2目標位置)を仮対応付ける仮対応付け手段と、
複数の第1目標位置が仮対応付けられた第2目標位置に対して、一つの第1目標位置を仮対応付けて、別の第1目標位置を別の第2目標位置に仮対応付ける仮対応付け選択手段と、
全ての第2目標位置に1以下の第1目標位置が仮対応付けられたときに、仮対応付けられた第1目標位置と第2目標位置との対応付けを確定する確定手段と、
を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is characterized in that the matching processing means according to any one of claims 1 to 8
For one of the plurality of target positions and the plurality of target positions to be matched (hereinafter referred to as the first target position), the other position closest to the one position (hereinafter referred to as the second target position) is temporarily set. A temporary association means for association;
Temporary correspondence in which one first target position is provisionally associated with a second target position in which a plurality of first target positions are provisionally associated, and another first target position is provisionally associated with another second target position. Attaching selection means,
A confirming unit that determines the association between the first target position and the second target position that are provisionally associated when the first target position of 1 or less is provisionally associated with all the second target positions;
It is characterized by providing.
請求項10記載の発明は、請求項9記載の前記仮対応付け選択手段が、
同じ第2目標位置に対して仮対応付けられた2つの第1目標位置X、Yに対して、それぞれ仮対応付けられた第2目標位置をX1、Y1とし、X1、Y1の次に近い第2目標位置をX2、Y2としたときに、Xd=|X−X1|+|Y−Y2|とYd=|X−X2|+|Y−Y1|(ここで、|A−B|はA、B間の距離を表す)の大小を比較する手段と、
Xd≦Ydである場合には、Xの仮対応点としてX1を選択し、Yの仮対応点としてY2を選択し、Xd>Ydである場合には、Yの仮対応点としてY1を選択し、Xの仮対応点としてX2を選択する手段と、
を備えることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, the provisional association selecting unit according to the ninth aspect includes
For the two first target positions X and Y that are provisionally associated with the same second target position, the second target positions that are provisionally associated are X1 and Y1, respectively. 2 When the target positions are X2 and Y2, Xd = | X−X1 | + | Y−Y2 | and Yd = | X−X2 | + | Y−Y1 | (where | A−B | , Which represents the distance between B),
When Xd ≦ Yd, X1 is selected as the temporary corresponding point of X, Y2 is selected as the temporary corresponding point of Y, and when Xd> Yd, Y1 is selected as the temporary corresponding point of Y. , Means for selecting X2 as a temporary corresponding point of X;
It is characterized by providing.
請求項11記載の発明は、時系列的に取得された目標信号から得られる複数の目標位置に関するデータに基づいて目標の追尾を行う目標追尾方法において、
あるタイミングで取得された複数の目標位置と、過去のタイミングで取得された複数の目標位置または過去のタイミングで取得された目標位置に基づき求められたあるタイミングにおける複数の目標予測位置である複数の被マッチング目標位置との対応付けを行うマッチング処理工程と、
マッチング処理工程で被マッチング目標位置と対応付けられた目標位置を、被マッチング目標位置に対応する目標識別データと関連付けて格納する工程と、
を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 11 is a target tracking method for tracking a target based on data on a plurality of target positions obtained from a target signal acquired in time series.
A plurality of target positions obtained at a certain timing and a plurality of target predicted positions at a certain timing obtained based on a plurality of target positions obtained at a past timing or a target position obtained at a past timing. A matching processing step for associating with a target position to be matched;
Storing the target position associated with the target position to be matched in the matching processing step in association with target identification data corresponding to the target position to be matched;
It is characterized by providing.
請求項12記載の発明は、請求項11記載の方法において、
前記マッチング処理工程が、
(a) 対象となる複数の目標位置と対象となる複数の被マッチング目標位置とのいずれか一方の位置(以下、第1目標位置)に対して、その一方の位置から最も近い他方の位置(以下、第2目標位置)を仮対応付ける工程と、
(b) 第2目標位置に仮対応付けられた第1目標位置の数を求める工程と、
(c) 同じ第2目標位置に仮対応付けられた第1目標位置の数が2以上である場合には、その数が2つである場合に、その2つの第1目標位置X、Yを選択し、その数が3以上である場合に、任意の2つの第1目標位置X、Yを選択する工程と、
(d) 2つの第1目標位置X、Yに対して、それぞれ仮対応付けられた第2目標位置をX1、Y1とし、X1、Y1の次に近い第2目標位置をX2、Y2としたときに、Xd=|X−X1|+|Y−Y2|とYd=|X−X2|+|Y−Y1|(ここで、|A−B|はA、B間の距離を表す)の大小を比較する工程と、
(e) Xd≦Ydである場合には、Xの仮対応点としてX1を選択し、Yの仮対応点としてY2を選択し、Xd>Ydである場合には、Yの仮対応点としてY1を選択し、Xの仮対応点としてX2を選択する工程と、
(f) (b)、(d)、(e)の工程を、全ての第2目標位置に1以下の第1目標位置が仮対応付けられるまで繰り返す工程と、
(g) 全ての第2目標位置に仮対応付けられた第1目標位置の数が1以下となったときに、仮対応付けられた第1目標位置と第2目標位置との対応付けを確定する工程と、
を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 12 is the method according to claim 11,
The matching processing step
(A) The position closest to one of the positions (hereinafter referred to as the first target position) of the target positions and the target positions to be matched (hereinafter referred to as the first target position) ( Hereinafter, a step of temporarily associating the second target position)
(B) determining the number of first target positions temporarily associated with the second target position;
(C) When the number of first target positions temporarily associated with the same second target position is two or more, when the number is two, the two first target positions X and Y are Selecting and selecting any two first target positions X, Y when the number is 3 or more;
(D) When the second target positions temporarily associated with the two first target positions X and Y are X1 and Y1, and the second target positions next to X1 and Y1 are X2 and Y2, respectively. And Xd = | X−X1 | + | Y−Y2 | and Yd = | X−X2 | + | Y−Y1 | (where | A−B | represents the distance between A and B). A step of comparing
(E) When Xd ≦ Yd, X1 is selected as the temporary corresponding point of X, Y2 is selected as the temporary corresponding point of Y, and when Xd> Yd, Y1 is selected as the temporary corresponding point of Y. And selecting X2 as a temporary corresponding point of X;
(F) repeating the steps (b), (d), and (e) until a first target position of 1 or less is provisionally associated with all the second target positions;
(G) When the number of first target positions temporarily associated with all the second target positions becomes 1 or less, the association between the first target position temporarily associated with the second target position is confirmed. And a process of
It is characterized by providing.
本発明によれば、1つの目標にのみ着目してウィンドウを設定する従来と異なり、複数の目標位置と複数の被マッチング目標位置との対応付けを行うので、ウィンドウ内といった局所的な情報だけでは得られなかった周辺の目標の運動を考慮した目標追尾が可能となり、正確な追尾が可能となる。また、ウィンドウを設定する手段と組み合わせて精度を上げることも可能である。 According to the present invention, unlike a conventional method in which a window is set by focusing on only one target, a plurality of target positions and a plurality of target positions to be matched are associated with each other. Target tracking can be performed in consideration of the motion of surrounding targets that could not be obtained, and accurate tracking becomes possible. It is also possible to increase the accuracy in combination with a means for setting a window.
これによって輻輳地域においても、乗り移りを抑制した正確な追尾が可能となる。また、追尾中の目標が急速な加減速や旋回を行った場合でも、全体として最適な組み合わせを求めるので、ロストを抑制した正確な追尾が可能となる。つまり、ある注目する目標が急速な加減速や旋回を行っても、周りの目標の追尾が継続できていれば、その注目した目標を容易に見つけることができるようになる。 As a result, even in a congested area, it is possible to perform accurate tracking while suppressing transfer. Even when the target being tracked performs rapid acceleration / deceleration or turning, the optimum combination as a whole is obtained, and therefore accurate tracking with suppressed lost is possible. In other words, even if a target of interest performs rapid acceleration / deceleration or turning, if the tracking of surrounding targets can be continued, the target of interest can be easily found.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明による目標追尾方法に従った目標追尾装置10の第1実施形態のブロック図を表している。この例の目標追尾装置10は、ARPA装置に搭載されたものとしている。しかしながら、目標追尾装置10は、周囲の海上または空中の船舶または飛行体といった目標を監視するために移動体自体に搭載する他に、海上または空中の船舶または飛行体といった目標を監視するために地上等に定置することができる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of a target tracking device 10 according to a target tracking method according to the present invention. The target tracking device 10 of this example is assumed to be mounted on the ARPA device. However, the target tracking device 10 is mounted on the moving body itself to monitor a target such as a surrounding marine or aerial ship or flying object, and also on the ground to monitor a target such as a marine or aerial ship or flying object. And so on.
図示したように、目標追尾装置10は、大別して、信号受信ブロック12、目標追尾ブロック14、目標情報処理ブロック16、画面表示部18及びユーザインターフェース部20と、を有している。 As illustrated, the target tracking device 10 roughly includes a signal reception block 12, a target tracking block 14, a target information processing block 16, a screen display unit 18, and a user interface unit 20.
信号受信ブロック12には、外部から目標エコー信号または目標信号が入力される。信号受信ブロック12に入力される信号としては、目標位置検出手段であるレーダ装置から出力されたビデオ信号とすることができる。この場合、レーダアンテナが1つのパルスを送信し、それに対する反射波を受信するときの、その期間を1スイープと呼び、レーダアンテナが1回転する期間を1スキャンと呼ぶ。各パルスの真方位は、レーダアンテナから得られる方位(相対方位)に、ジャイロ等で得られるレーダアンテナのヘディング方位を加えることで求められる。 The signal reception block 12 receives a target echo signal or a target signal from the outside. The signal input to the signal receiving block 12 may be a video signal output from a radar apparatus that is a target position detecting means. In this case, the period when the radar antenna transmits one pulse and receives the reflected wave is called one sweep, and the period during which the radar antenna rotates once is called one scan. The true azimuth of each pulse is obtained by adding the heading azimuth of the radar antenna obtained by a gyro etc. to the azimuth (relative azimuth) obtained from the radar antenna.
そして、信号受信ブロック12は、入力されたビデオ信号を検波する信号受信部22と、ビデオ信号に対してノイズ除去などの各種信号処理を行う信号処理部24と、1スキャン毎に更新して1または複数スキャン分のエコーデータを格納するエコーデータメモリ26を有する。 The signal receiving block 12 includes a signal receiving unit 22 that detects the input video signal, a signal processing unit 24 that performs various signal processing such as noise removal on the video signal, and is updated for each scan. Alternatively, an echo data memory 26 for storing echo data for a plurality of scans is provided.
ここで、信号処理部24は、エコーデータメモリ26に格納する前処理として、複数スキャン分のエコーデータを格納することで、スキャン相関処理を行ってノイズ等を除去することも可能である。 Here, the signal processing unit 24 can store the echo data for a plurality of scans as a pre-process to be stored in the echo data memory 26, thereby performing a scan correlation process to remove noise and the like.
尚、信号受信ブロック12は、目標追尾装置10が直接接続された目標位置検出手段であるレーダ装置からの信号を受信する他、目標追尾装置10とは異なる移動体または目標追尾装置10とは離れた地上に設置された目標位置検出手段であるレーダ装置からの信号を何らかの手段で受信してもよい。スレーブレーダ装置からの信号を直接に受信してもよく、また、レーザ装置またはその他の任意の目標位置検出手段から得られた信号をデジタルデータで受信してもよく、または、デジタルデータを任意の通信ネットワークを介して受信してもよい。いずれにしても、目標位置検出手段に対してある領域に着目したときに、その領域内に存在する目標を表す目標信号が時系列的に取得されて、その目標信号が信号受信ブロック12に入力されればよい。また、信号受信ブロック12に入力される前処理として、目標位置検出手段からの目標信号に対して、地図データを用いて地図データに基づき陸等の固定物を除去する処理を行った後に、信号受信ブロック12に目標信号を入力するようにしてもよい。また、目標を検出する前に、AISデータを用いて、追尾する必要のない既知の目標を除去する処理を行うようにしてもよい。 The signal receiving block 12 receives a signal from a radar device which is a target position detecting unit directly connected to the target tracking device 10 and is separated from a moving body different from the target tracking device 10 or the target tracking device 10. Alternatively, a signal from a radar apparatus which is a target position detection unit installed on the ground may be received by some means. The signal from the slave radar device may be received directly, the signal obtained from the laser device or any other target position detection means may be received as digital data, or the digital data may be received from any You may receive via a communication network. In any case, when focusing on a certain area with respect to the target position detecting means, a target signal representing a target existing in that area is acquired in time series, and the target signal is input to the signal receiving block 12. It only has to be done. In addition, as a pre-process input to the signal receiving block 12, the target signal from the target position detecting means is subjected to a process for removing fixed objects such as land based on the map data using the map data. A target signal may be input to the reception block 12. In addition, before detecting a target, processing for removing a known target that does not need to be tracked may be performed using AIS data.
目標追尾ブロック14は、目標検出部32と、目標位置テーブル34と、目標位置マッチング処理部36と、マッチングデータテーブル40と、を有する。 The target tracking block 14 includes a target detection unit 32, a target position table 34, a target position matching processing unit 36, and a matching data table 40.
目標検出部32は、エコーデータメモリ26に格納された1スキャン分のデータから目標の位置を検出する。そのためにまず、目標エコーを抽出する。その抽出する方法としては、次の方法が考えられる。 The target detection unit 32 detects the target position from the data for one scan stored in the echo data memory 26. For this purpose, first, a target echo is extracted. As the extraction method, the following method can be considered.
(1)デジタルデータをある閾値を用いて二値化した後、距離方向、及び方位方向にある一定以上の連続性のある部分を検出して目標エコーとするか、または、ラベリングなどの画像処理手法によってエコーの塊の分離を行い、ある一定サイズ以上の塊を目標エコーとする。
(2)デジタルデータの値の2次元的な傾きを求め、極大となっている部分を目標位置とする。または、デジタルデータの値の変化量(傾き)が一定以上の部分を、目標エコーの境界として検出する。
(3)アナログ信号からそのまま目標を検出する方法として、スプリットゲート方式(吉田孝「改訂レーダ技術」、p.264、電子情報通信学会(1996))を用い、アナログ信号を進みゲートと遅れゲートを通過させ、信号の中央部で両ゲートの差分が0となることを利用して目標エコーを検出する。
(1) After binarizing digital data using a certain threshold value, a portion having a certain continuity in the distance direction and the azimuth direction is detected and used as a target echo, or image processing such as labeling. Echo chunks are separated by a technique, and a chunk of a certain size or larger is set as a target echo.
(2) The two-dimensional inclination of the value of the digital data is obtained, and the maximum portion is set as the target position. Alternatively, a portion where the amount of change (slope) in the value of the digital data is greater than a certain value is detected as the boundary of the target echo.
(3) The split gate method (Takashi Yoshida “Revised Radar Technology”, p.264, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (1996)) is used as a method to detect the target as it is from the analog signal. The target echo is detected by using the fact that the difference between both gates becomes 0 at the center of the signal.
また、検出した目標エコーから目標位置を決定するには、次の方法が考えられる(図8参照)。
(1)目標エコーの塊の重心位置を目標位置とする(図8(a))。
(2)目標エコーの距離方向及び方位方向の中心位置を目標位置とする(図8(b))。
(3)目標エコーの方位方向の中心位置、かつ距離方向の最もアンテナに近い位置を目標位置とする(図8(c))。
Further, in order to determine the target position from the detected target echo, the following method can be considered (see FIG. 8).
(1) The position of the center of gravity of the target echo block is set as the target position (FIG. 8A).
(2) The center position in the distance direction and azimuth direction of the target echo is set as the target position (FIG. 8B).
(3) The target position is the center position in the azimuth direction of the target echo and the position closest to the antenna in the distance direction (FIG. 8C).
また、信号受信ブロック12に入力される前処理を行う代わりとして、目標検出部32において目標を検出する際に、地図データを用いて地図データから陸等の固定物を除去する処理を行うようにしてもよい。尚、このように目標検出部32によって1スキャン分のデータから全ての目標を自動的に抽出することができるので、ユーザが追尾目標を特定する必要はない。また、目標を検出する際に、AISデータを用いて、追尾する必要のない既知の目標を除去する処理を行うようにしてもよい。 Further, instead of performing the preprocessing input to the signal receiving block 12, when the target detection unit 32 detects the target, the map data is used to remove a fixed object such as land from the map data. May be. In addition, since all the targets can be automatically extracted from the data for one scan by the target detection unit 32 in this way, it is not necessary for the user to specify the tracking target. Further, when detecting a target, processing for removing a known target that does not need to be tracked may be performed using AIS data.
目標検出部32で検出された1つ以上の目標位置は、目標位置テーブル34に格納される。目標位置テーブル34には、少なくとも最新の2スキャン分の目標位置が格納される。 One or more target positions detected by the target detection unit 32 are stored in the target position table 34. The target position table 34 stores at least the latest target positions for two scans.
目標位置マッチング処理部36は、目標位置テーブル34で格納された2スキャン分の目標位置を用いてマッチングを行う。具体的には、2スキャン間の目標位置に対して全ての目標の移動距離の和が最小になるようにマッチングを行う。または、和が最小となるような近似マッチング解を求めて、そのマッチングを行う。即ち、現スキャン(t)の目標iの位置を(xi,t,yi,t)とし、その前のスキャンの目標位置を(xi,t-1,yi,t-1)としたときに、その位置の差diの全目標の総和 The target position matching processing unit 36 performs matching using the target positions for two scans stored in the target position table 34. Specifically, matching is performed so that the sum of the movement distances of all targets is minimized with respect to the target position between two scans. Alternatively, an approximate matching solution that minimizes the sum is obtained and matching is performed. That is, the position of the target i of the current scan (t) is (x i, t , y i, t ), and the target position of the previous scan is (x i, t−1 , y i, t−1 ). The sum of all targets for the position difference d i
こうして、組み合わせを検出して対応付けると、マッチングデータテーブル40において、目標を識別する目標識別データ及び時間に相当するそのスキャンタイミングと関連付けてその位置が格納される。ここで、目標識別データとしては、ある目標の履歴を他の目標の履歴と識別することができるものであれば、何でもよい。 Thus, when the combination is detected and associated, the position is stored in the matching data table 40 in association with the target identification data for identifying the target and the scan timing corresponding to the time. Here, the target identification data may be anything as long as the history of a certain target can be identified from the history of another target.
目標情報処理ブロック16は、マッチングデータテーブル40で格納された目標の位置データから対象目標の針路・速力を計算する目標情報計算部(平滑部)42と、その計算結果を格納する目標追尾情報テーブル44と、目標データ検索部46と、を有する。 The target information processing block 16 includes a target information calculation unit (smoothing unit) 42 that calculates the course / speed of the target target from the target position data stored in the matching data table 40, and a target tracking information table that stores the calculation result. 44 and a target data search unit 46.
目標情報計算部42で行う針路・速力計算は、α−βフィルタ等を用いて計算することができる。 The course / speed calculation performed by the target information calculation unit 42 can be calculated using an α-β filter or the like.
画面表示部18には、前記目標追尾情報テーブル44に格納された情報から目標が表示される。ユーザインターフェース部20から、画面表示部18に対して所望の目標が指定される、あるいは、予め指定された領域内に目標が侵入する、あるいは、目標情報処理ブロック16により自動判断されることによって、目標データ検索部46は、その目標について目標追尾情報テーブル44で格納された情報、つまり針路・速力の情報を検索し、その情報を画面表示部18に送ることで、画面表示部18にその情報が表示される。 The screen display unit 18 displays a target from information stored in the target tracking information table 44. A desired target is designated from the user interface unit 20 to the screen display unit 18, or the target enters a predetermined area, or is automatically determined by the target information processing block 16, The target data search unit 46 searches the information stored in the target tracking information table 44 for the target, that is, the course / speed information, and sends the information to the screen display unit 18 so that the information is displayed on the screen display unit 18. Is displayed.
(第2実施形態)
図2は、本発明による目標追尾方法に従った目標追尾装置10の第2実施形態のブロック図を表している。この第2実施形態は、第1実施形態と大部分が同じであるため、異なる部分のみ説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a block diagram of a second embodiment of the target tracking device 10 according to the target tracking method of the present invention. Since the second embodiment is mostly the same as the first embodiment, only different parts will be described.
即ち、この実施形態では、目標追尾ブロック14が、速度情報算出部38を更に備えている。 That is, in this embodiment, the target tracking block 14 further includes a speed information calculation unit 38.
速度情報算出部38は、マッチングデータテーブル40の情報を用いて、各目標の速度(速力と針路)を算出する。即ち、速度は、過去の2つ以上のスキャンに亘る目標の位置を用いて求めることができる。必要に応じてα−βフィルタ等を用いてもよく、または、目標が一定の速度を維持するものとして、過去の2つのスキャンにおける目標の位置の差から単純に速度を求めてもよい。算出された速度は、目標識別データと関連付けてマッチングデータテーブル40に格納される。 The speed information calculation unit 38 calculates the speed (speed and course) of each target using information in the matching data table 40. That is, the speed can be determined using the target position over two or more past scans. An α-β filter or the like may be used as necessary, or the speed may be simply obtained from the difference between the target positions in the past two scans, assuming that the target maintains a constant speed. The calculated speed is stored in the matching data table 40 in association with the target identification data.
このように速度情報算出部38を設けた目標位置マッチング処理部36は、2スキャン間の目標位置に対して全ての目標の移動距離の和が最小になるようにマッチングを行う代わりに、現スキャン(t)の各目標iの位置(xit,yit)と、速度情報算出部38で算出した速度を用いた現スキャン(t)における各目標の予測位置(xit^,y^it)との距離の総和が最小になるようにマッチングを行う。この場合、各目標iの位置(xit,yit)と各目標の予測位置(xsit^,y^it)との位置の差di^は小さいと予測できるので、マッチングの精度を上げることができる。 In this way, the target position matching processing unit 36 provided with the speed information calculation unit 38 does not perform matching so that the sum of the movement distances of all targets is minimized with respect to the target position between two scans, but instead of the current scan. position of each target i of (t) (x it, y it) and the predicted position of each target in the current scan using the speed calculated by the speed information calculation section 38 (t) (x it ^ , y ^ it) Matching is performed so that the sum of the distances between and is minimized. In this case, since the position difference d i ^ between the position (x it , y it ) of each target i and the predicted position (xs it ^, y ^ it ) of each target can be predicted to be small, matching accuracy is increased. be able to.
以上のように第1及び第2実施形態による目標追尾装置においては、ウィンドウを設定せずに、その代わりに、全目標を対象として、過去の目標位置または予測目標位置と、現目標位置との間でのマッチングを行うようにしている。これに対して、従来は、個々の目標に対してそれぞれウィンドウを設定することで、個々の目標に対してそれぞれ独立的に追尾を行っている。そのため、1つのウィンドウ内に複数の目標が存在する場合もあり、またはウィンドウから目標エコーが外れてしまう場合もある。 As described above, in the target tracking device according to the first and second embodiments, a window is not set, but instead, the target position between the past target position or the predicted target position and the current target position is set for all targets. Matching between them is done. On the other hand, conventionally, each individual target is tracked independently by setting a window for each target. Therefore, a plurality of targets may exist in one window, or the target echo may be out of the window.
しかしながら、本発明では、全ての目標を対象として追尾を行い、その移動量の和が最小となるように対応付けを行うので、ウィンドウ内といった局所的な情報だけでは得られなかった周辺の目標の運動を考慮した目標追尾が可能となり、正確な追尾が可能となる。これによって輻輳地域においても、乗り移りを抑制した正確な追尾が可能となる。また、追尾中の目標が急速な加減速や旋回を行った場合でも、全体として最適な組み合わせを求めるので、ロストを抑制した正確な追尾が可能となる。つまり、ある注目する目標が急速な加減速や旋回を行っても、周りの目標の追尾が継続できていれば、その注目した目標を容易に見つけることができる。 However, in the present invention, tracking is performed for all targets, and the association is performed so that the sum of the movement amounts is minimized. Target tracking in consideration of movement becomes possible, and accurate tracking becomes possible. As a result, even in a congested area, it is possible to perform accurate tracking while suppressing transfer. Even when the target being tracked performs rapid acceleration / deceleration or turning, the optimum combination as a whole is obtained, and therefore accurate tracking with suppressed lost is possible. In other words, even if a target of interest performs rapid acceleration / deceleration or turning, if the tracking of surrounding targets can be continued, the target of interest can be easily found.
また、複数のスキャン間にまたがる信号を使用するために、信号処理部24でスキャン相関処理を行うことで、ノイズ除去を行うことも可能になる。 In addition, in order to use a signal that spans a plurality of scans, the signal processing unit 24 performs scan correlation processing, thereby making it possible to remove noise.
尚、以上の第1及び第2実施形態では、1つのスキャン全体をマッチング対象としたが、これに限るものではなく、1つのスキャンを複数の領域に分けて、それぞれの領域においてマッチングを行うようにしてもよい。 In the first and second embodiments described above, one entire scan is set as a matching target. However, the present invention is not limited to this, and one scan is divided into a plurality of regions and matching is performed in each region. It may be.
(第3実施形態)
図3は、本発明による目標追尾方法に従った目標追尾装置10の第3実施形態のブロック図を表している。第1または2実施形態の同一・同様の部材は同一の符号を付して、その詳細説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a block diagram of a third embodiment of the target tracking device 10 according to the target tracking method of the present invention. The same or similar members in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この実施形態では、ウィンドウを設定する方法とマッチングとを組み合わせて、追尾の精度を向上させるものである。 In this embodiment, the method of setting a window and matching are combined to improve tracking accuracy.
即ち、目標追尾装置10は、大別して、信号受信ブロック52、目標追尾ブロック54、目標情報処理ブロック56、画面表示部18、ユーザインターフェース部20、自動目標捕捉部62及び補助追尾ブロック64を有している。 That is, the target tracking device 10 roughly includes a signal reception block 52, a target tracking block 54, a target information processing block 56, a screen display unit 18, a user interface unit 20, an automatic target capturing unit 62, and an auxiliary tracking block 64. ing.
信号受信ブロック52は、信号受信ブロック12と同様であり、外部からの目標エコー信号または目標信号が入力され、信号受信部22と、信号処理部24と、1スイープ分のエコーデータを格納するスイープデータメモリ66とを有する。 The signal reception block 52 is the same as the signal reception block 12, and receives a target echo signal or target signal from the outside, and stores a signal reception unit 22, a signal processing unit 24, and one sweep of echo data. And a data memory 66.
目標追尾ブロック54は、スイープデータ抽出部70と、追尾ウィンドウメモリ72と、目標抽出部74と、目標位置算出部76と、目標位置テーブル78と、速度情報算出部80と、ウィンドウ予測位置計算部82と、ウィンドウ位置テーブル84と、ウィンドウ初期位置計算部86と、を有する。 The target tracking block 54 includes a sweep data extraction unit 70, a tracking window memory 72, a target extraction unit 74, a target position calculation unit 76, a target position table 78, a speed information calculation unit 80, and a window predicted position calculation unit. 82, a window position table 84, and a window initial position calculation unit 86.
スイープデータ抽出部70は、後述のウィンドウ位置テーブル84に従い、スイープデータメモリ66からウィンドウ位置にあるエコーデータを抜き出し、追尾ウィンドウメモリ72に格納する。 The sweep data extraction unit 70 extracts the echo data at the window position from the sweep data memory 66 according to the window position table 84 described later, and stores it in the tracking window memory 72.
追尾ウィンドウメモリ72に1つのウィンドウ分のデータの保存が完了すると、目標抽出部74は、追尾ウィンドウメモリ72に保存されたウィンドウ内の目標の抽出を行い、目標位置算出部76で抽出した目標の位置を求める。目標抽出部74は、必要に応じて後述の補助追尾ブロック64で求めた目標を使用する。 When the storage of data for one window is completed in the tracking window memory 72, the target extraction unit 74 extracts the target in the window stored in the tracking window memory 72, and the target position extracted by the target position calculation unit 76 is extracted. Find the position. The target extraction unit 74 uses the target obtained by the auxiliary tracking block 64 described later as necessary.
求めた目標位置は、目標識別データ及び時間に相当するスキャンタイミングと関連付けて目標位置テーブル78に格納される。速度情報算出部80は、目標位置テーブル78で格納された目標位置及び前回の目標位置から目標速度を求める。ウィンドウ予測位置計算部82は、求めた目標位置及び速度情報算出部80で求めた目標速度を用いて、次回の目標の予測位置を求め、さらにその予測位置を中心とするウィンドウを求める。また、ウィンドウ初期位置計算部86は、初期捕捉時に、今回の目標位置を中心として、大きさの大きいウィンドウを求める。求めたウィンドウは、ウィンドウ位置テーブル84に目標識別データと関連付けて格納される。 The obtained target position is stored in the target position table 78 in association with the target identification data and the scan timing corresponding to the time. The speed information calculation unit 80 obtains a target speed from the target position stored in the target position table 78 and the previous target position. The window predicted position calculation unit 82 calculates the predicted position of the next target using the calculated target position and the target speed calculated by the speed information calculation unit 80, and further determines a window centered on the predicted position. Further, the window initial position calculator 86 obtains a large window with the current target position as the center at the time of initial capture. The obtained window is stored in the window position table 84 in association with the target identification data.
目標情報処理ブロック56は、目標位置テーブル78で格納された目標の位置データから対象目標の針路・速力を計算する目標情報計算部42と、その計算結果を格納する目標追尾情報テーブル44と、を有する。 The target information processing block 56 includes a target information calculation unit 42 that calculates the course and speed of the target target from the target position data stored in the target position table 78, and a target tracking information table 44 that stores the calculation result. Have.
追尾するべき目標の捕捉は、ユーザインターフェース部20からユーザによって指定されるか、または自動目標捕捉部62によってスイープデータメモリ66からのエコーデータから、所定の条件を満足する目標が指定されることによって、行われる。 The acquisition of the target to be tracked is specified by the user from the user interface unit 20, or the target satisfying a predetermined condition is specified from the echo data from the sweep data memory 66 by the automatic target acquisition unit 62. Done.
次に、補助追尾ブロック64は、信号処理部24からのエコーデータを、1スキャン毎に更新して1または複数スキャン分を格納するエコーデータメモリ90と、目標検出部32と、目標位置テーブル34と、目標位置マッチング処理部36と、必要に応じて速度情報算出部38と、マッチングデータテーブル40と、を有する。 Next, the auxiliary tracking block 64 updates the echo data from the signal processing unit 24 for each scan and stores one or a plurality of scans, the target detection unit 32, and the target position table 34. A target position matching processing unit 36, a speed information calculating unit 38, and a matching data table 40 as necessary.
補助追尾ブロック64は、原則的に、第1実施形態または第2実施形態の目標追尾ブロック14と同じであり、2スキャン分の目標位置のマッチングを行うか、または、現スキャンの各目標の位置と各目標の予測位置とのマッチングを行い、マッチングデータテーブル40には、その目標識別データと目標位置とが格納される。 The auxiliary tracking block 64 is basically the same as the target tracking block 14 of the first embodiment or the second embodiment, and performs matching of target positions for two scans, or the position of each target in the current scan. And the predicted position of each target are matched, and the target identification data and the target position are stored in the matching data table 40.
前記目標抽出部74は、各目標識別データに対応して設定されたウィンドウ内で抽出された目標が1つであれば、そのまま抽出した目標の位置を目標識別データに対応するものとして求めればよい。しかしながら、所定の条件を満足する場合に、補助追尾ブロック64のマッチングデータテーブル40を参照して、目標の抽出を行うことができる。 If there is one target extracted in the window set corresponding to each target identification data, the target extraction unit 74 may determine the position of the target extracted as it corresponds to the target identification data. . However, when a predetermined condition is satisfied, the target can be extracted with reference to the matching data table 40 of the auxiliary tracking block 64.
所定の条件を満足する場合とは、例えば、ウィンドウ内に目標が2つ以上抽出された場合、またはウィンドウ内に目標が1つも抽出されない場合とすることができる。この場合に、補助追尾ブロック64のマッチングデータテーブル40において、マッチングされたデータを用いて問題とする目標識別データに対応する目標の位置を検出することができ、これによって、目標の乗り移りやロストを抑制することができる。 The case where the predetermined condition is satisfied may be, for example, a case where two or more targets are extracted in the window, or a case where no target is extracted in the window. In this case, in the matching data table 40 of the auxiliary tracking block 64, it is possible to detect the target position corresponding to the target identification data in question using the matched data, so that the target transfer and lost can be detected. Can be suppressed.
補助追尾ブロック64は、目標追尾ブロック54と独立的に演算処理を行うことができる。ここで、各ブロックにおいて、目標を識別するものとして使用される目標識別データは、共通としてもよく、または別個のものとしてもよい。別個のものとする場合には、互いの目標識別データの対応付けを、その他の情報、例えば、過去のスキャン時の目標位置の一致などから求めることができる。 The auxiliary tracking block 64 can perform calculation processing independently of the target tracking block 54. Here, the target identification data used for identifying the target in each block may be common or may be separate. In the case where they are separate, the correspondence between the target identification data can be obtained from other information, for example, the coincidence of the target positions at the time of past scanning.
そして、補助追尾ブロック64は、常に、全ての目標に対してマッチングを行ってもよい。または、補助追尾ブロック64の目標位置マッチング処理部36によるマッチング処理は、限定された範囲でのマッチングを行うようにしてもよい。限定された範囲とは、前記目標抽出部74において、前記所定の条件となる任意の目標のウィンドウ内に2つ以上の目標が抽出された場合、または該ウィンドウ内に全く目標が抽出されない場合に、そのウィンドウを含み該ウィンドウよりやや広めの領域に対してマッチングを行うようにしてもよい。また、マッチングを行う際に、前のスキャンの目標位置または、目標の速度を、目標位置テーブル78から取得してもよい。 The auxiliary tracking block 64 may always perform matching for all targets. Alternatively, the matching processing by the target position matching processing unit 36 of the auxiliary tracking block 64 may be performed within a limited range. The limited range is when the target extracting unit 74 extracts two or more targets in a window of an arbitrary target that satisfies the predetermined condition, or when no target is extracted in the window. The matching may be performed on an area including the window and slightly wider than the window. Further, when performing matching, the target position or target speed of the previous scan may be acquired from the target position table 78.
この実施形態によれば、ウィンドウを用いた追尾を用いることで、処理を簡素化すると共に、ウィンドウを用いた場合の欠点である乗り移り、ロストという問題が発生したときに、補助追尾ブロックによるマッチング結果を用いて目標を特定することで、ウィンドウを用いた場合の欠点を補うことができる。補助追尾ブロックにおいて、乗り移りやロストが発生している領域においてマッチング処理を行うようにすることで、処理負荷を低減させることもできる。 According to this embodiment, the tracking using the window simplifies the processing, and the matching result by the auxiliary tracking block when the problem of transfer or lost, which is a drawback when the window is used, is generated. By using to specify the target, it is possible to compensate for the drawbacks of using a window. In the auxiliary tracking block, the processing load can be reduced by performing the matching process in the area where the transfer or the loss occurs.
この実施形態では、目標抽出部74でウィンドウ内の目標抽出を行う際にウィンドウ毎に抽出条件を変更することができ、目標の抽出をより確実にすることができる。例えば、大きな目標の影となってしまう領域においては、その信号は低くなるので、その場合には、該当するウィンドウにおける目標抽出の閾値を低く設定するなどのフレキシビリティを持たせることができる。 In this embodiment, when the target extraction unit 74 performs target extraction in a window, the extraction condition can be changed for each window, and target extraction can be made more reliable. For example, in an area that becomes a shadow of a large target, the signal is low. In this case, flexibility such as setting a low threshold for target extraction in the corresponding window can be provided.
(マッチング処理の具体例)
次に、マッチング処理の具体例について以下に説明する。
ここで、マッチングは、ある時刻(タイミング)t1にn個の点群が存在し、時刻(タイミング)t2(t2≠t1)にn±α個の点群が存在するときに、時刻t1の点とt2の点で、最も確からしい点を対応付けることである。
(Specific example of matching process)
Next, a specific example of the matching process will be described below.
Here, the matching is a point at time t1 when n point groups exist at a certain time (timing) t1, and n ± α point groups exist at time (timing) t2 (t2 ≠ t1). And t2 are associated with the most probable points.
各点が情報として位置情報しか持たない場合には、マッチングの要素として持つのは、各点間の距離情報だけとなる。このとき、最も確からしいと思われるマッチングの解の一つは、対応付けられた点同士の距離dの総和(式(1)参照)が最小となる場合であると考えられる。 When each point has only position information as information, only the distance information between the points is included as a matching element. At this time, one of the most likely matching solutions is considered to be a case where the sum of distances d between the associated points (see equation (1)) is minimized.
全ての組み合わせを計算して、総和が最小となる組み合わせを求めることも考えられるが、計算量が膨大となる欠点がある。そこで、この計算量を低減するアルゴリズムとして図4に示す次の例を提案する。 Although it is conceivable to calculate all combinations and obtain a combination that minimizes the sum, there is a drawback that the calculation amount is enormous. Therefore, the following example shown in FIG. 4 is proposed as an algorithm for reducing the calculation amount.
(1) 時刻t=t1での点の集合U1={A1,A2,・・・,An}と、時刻t=t2での点の集合U2={B1,B2,・・・,Bn}を得る(ステップS11)。
(2) U2の各点それぞれについて、最も近いU1の点を一つ選びそれを仮対応付けとする(ステップS12)。
(3) U1の各点それぞれについて仮対応付けられたU2の点の数を調べる(ステップS13)。
(4) あるU1の点に対応付けられたU2の点が2つのときには、仮対応付けられたU2の2点を便宜上X、Yと称する(ステップS14)。また、あるU1の点に対応付けられたU2の点が3つ以上のときには、3点以上の点から任意の2点を選び便宜上X、Yと称する(ステップS15)。一方、U1の点に対応付けられたU2の点が1つである場合には、全ての仮対応付けを確定して、マッチングを終了する(ステップS20)。
(5) 仮対応付けられたU2の2点X、Yに対して、点Xから最も近いU1の点をX1、その次に近いU1の点をX2とする。同様に、点Yから最も近いU1の点をY1、その次に近いU1の点をY2とする。ここで、X1とY1は同じ点である。尚、U1の点を選ぶときに、後述のステップS18、19で除外した点は除くものとする(ステップS16)。
(6) Xd=|X−X1|+|Y−Y2|とYd=|X−X2|+|Y−Y1|の大小を比較する(ステップS17)。ここで|A−B|は、点A、B2点間の距離を表す。
(7) Xd≦Ydである場合には、Xの仮対応点としてX1を選択し、Yの仮対応点としてY2を選択する。以降は、Yの対応点としてY1の点は除外する(ステップS18)。
(8) Xd>Ydである場合には、Yの仮対応点としてY1を選択し、Xの仮対応点としてX2を選択する。以降は、Xの対応点としてX1の点は除外する(ステップS19)。
(9) ステップS13〜ステップS19を、全てのU1の点に対応付けられたU2の点の数が1つとなるまで、繰り返す。
(1) A set of points U1 = {A1, A2,..., An} at time t = t1 and a set of points U2 = {B1, B2,..., Bn} at time t = t2. Obtain (step S11).
(2) For each point of U2, one closest U1 point is selected and used as a temporary association (step S12).
(3) The number of U2 points temporarily associated with each point of U1 is checked (step S13).
(4) When there are two U2 points associated with a certain U1 point, the two U2 points temporarily associated are referred to as X and Y for convenience (step S14). When there are three or more U2 points associated with a certain U1 point, two arbitrary points are selected from the three or more points and referred to as X and Y for convenience (step S15). On the other hand, if there is one U2 point associated with the U1 point, all temporary associations are confirmed and matching is terminated (step S20).
(5) With respect to the two points X and Y of U2 that are provisionally associated, the point of U1 that is closest to point X is X1, and the point of U1 that is next to it is X2. Similarly, the point of U1 that is closest to the point Y is Y1, and the point of U1 that is next to it is Y2. Here, X1 and Y1 are the same point. When selecting the point U1, the points excluded in steps S18 and S19 described later are excluded (step S16).
(6) The magnitudes of Xd = | X−X1 | + | Y−Y2 | and Yd = | X−X2 | + | Y−Y1 | are compared (step S17). Here, | A−B | represents the distance between the points A and B2.
(7) When Xd ≦ Yd, X1 is selected as the temporary corresponding point of X, and Y2 is selected as the temporary corresponding point of Y. Thereafter, the Y1 point is excluded as a corresponding point of Y (step S18).
(8) When Xd> Yd, Y1 is selected as the Y temporary corresponding point, and X2 is selected as the X temporary corresponding point. Thereafter, the point of X1 is excluded as the corresponding point of X (step S19).
(9) Steps S13 to S19 are repeated until the number of U2 points associated with all U1 points becomes one.
(1)〜(9)のアルゴリズムに従った具体的処理例を図5に基づき説明する。
図5(a)において、時刻t2の白抜き点○A〜Dを、時刻t1の黒丸点●ア〜エにマッチングすることを考えると、まず、白抜き点○A〜Dを、最も距離の近い時刻t1の黒丸点●に仮対応付ける。●エに対して、○B、○C、○Dの3点が仮対応付けられるので、その中から任意の点として、○Bと○Cとを選択する。
A specific processing example according to the algorithms (1) to (9) will be described with reference to FIG.
In FIG. 5 (a), when matching the white dots ◯ A to D at time t2 with the black circles ● a to d at time t1, first, the white points ◯ A to D are set to the distances of Temporarily associate with the black dot ● at the nearest time t1. Since three points of ○ B, ○ C, and ○ D are temporarily associated with D, ○ B and ○ C are selected as arbitrary points.
そして、|B−B1|+|C−C2|と|B−B2|+|C−C1|との距離を比較する。後者の方が短いので、B2(●ウ)とC1(●エ)とを○B、○Cに仮対応付ける(図5(b))。ここで、○Bは●エの対応付けの候補としては落選したことになり、以降、●エは○Bの対応点としては除外される。 Then, the distance between | B−B1 | + | C−C2 | and | B−B2 | + | C−C1 | is compared. Since the latter is shorter, B2 (● u) and C1 (● e) are temporarily associated with ◯ B and ◯ C (FIG. 5B). Here, ○ B has been selected as a candidate for the association of ● D, and thereafter ● D is excluded as a corresponding point of ○ B.
依然として、●エに対して○Cと○Dとが仮対応付けされているので、|C−C1|+|D−D2|と|C−C2|+|D−D1|との距離を比較する。後者の方が短いので、C2(●ウ)とD1(●エ)とを○Cと○Dに仮対応付ける(図5(c))。ここで、○Cは●エの対応付けの候補としては落選したことになり、以降、●エは○Cの対応点としては除外される。 Still, since ○ C and ○ D are provisionally associated with ● D, the distance between | C−C1 | + | D−D2 | and | C−C2 | + | D−D1 | To do. Since the latter is shorter, C2 (● u) and D1 (● d) are temporarily associated with ○ C and ○ D (FIG. 5C). Here, ◯ C has been selected as a candidate for the association of ● D, and thereafter ● D is excluded as a corresponding point of ○ C.
すると、図5(d)に示すように、●ウに対して、○B、○Cの2点が仮対応付けられるので、|B−B1|+|C−C2|と|B−B2|+|C−C1|との距離を比較する。ここで、最も近い点である●エは、前述のように対応点としては除外されている。後者の方が短いので、B2(●ア)とC1(●ウ)とを○B、○Cに仮対応付ける。以降、●ウは○Bの対応点としては除外される。 Then, as shown in FIG. 5 (d), two points of ○ B and ○ C are provisionally associated with ● U, so | B−B1 | + | C−C2 | and | B−B2 | Compare the distance with + | C-C1 |. Here, the closest point ● D is excluded as a corresponding point as described above. Since the latter is shorter, B2 (● a) and C1 (● c) are temporarily associated with ○ B and ○ C. Thereafter, ● U is excluded as a corresponding point of ○ B.
すると、図5(e)に示すように、●アに対して、○A、○Bの2点が仮対応付けられるので、|A−A1|+|B−B2|と|A−A2|+|B−B1|との距離を比較する。ここで、○Bについては、●エ、●ウは、前述のように対応点としては除外されている。前者の方が近いので、A1(●ア)とB2(●イ)とを○A、○Bに仮対応付ける。 Then, as shown in FIG. 5 (e), two points of A and B are provisionally associated with A, so | A-A1 | + | B-B2 | and | A-A2 | Compare the distance with + | B−B1 |. Here, as for B, ● D and ● U are excluded as corresponding points as described above. Since the former is closer, A1 (● a) and B2 (● a) are provisionally associated with ○ A and ○ B.
こうして、複数対応付けられた黒丸点●がなくなったので、仮対応付けを確定し、処理を終了する。 Thus, since there are no more black circles ● associated with each other, provisional association is confirmed, and the process ends.
以上のアルゴリズムで少ない計算量でマッチングを行うことができる。 With the above algorithm, matching can be performed with a small amount of calculation.
図5で示した例の場合に、仮にウィンドウを設定して追尾を行ったとすると、初期捕捉時に、黒丸点●エを中心にウィンドウを設定した場合、図6に示すウィンドウW1ではウィンドウサイズが小さ過ぎるために、マッチングされた○Dが入らず、間違った追尾がなされてしまう。反対に、図6に示すウィンドウW2ではウィンドウサイズが大き過ぎるために、○A、○B、○C、○Dが全て入ってしまい、通常は中心部に近い○Cが選択されてしまい、同様に間違った追尾がなされてしまう。マッチングによって、このような不具合を一掃することができ、正しい追尾を行うことができる。 In the case of the example shown in FIG. 5, if tracking is performed by setting a window, when the window is set around a black dot ● D at the initial capture, the window size is small in the window W1 shown in FIG. As a result, the matching ○ D is not entered, and incorrect tracking is performed. On the other hand, in the window W2 shown in FIG. 6, since the window size is too large, all of ○ A, ○ B, ○ C, and ○ D enter, and usually ○ C close to the center is selected. Wrong tracking will be done. Such a failure can be eliminated by matching, and correct tracking can be performed.
以上の図4〜図5は、前回のスキャン時と今回のスキャン時における目標のマッチングを行う例であったが、今回のスキャン時の目標位置と目標の予測位置とのマッチングを行う場合は、例えば、図7に示すように、前々回のスキャン時の目標位置と前回のスキャン時の目標位置と、その速度が一定であることを前提として、予測位置t1’を求めることができる。そして、予測位置と今回のスキャン時の目標位置との間でのマッチングについては、図4〜図5に示したアルゴリズムと同じ手法により(図5において●または○のいずれか一方を目標の予測位置、いずれか他方を今回のスキャン時の目標の位置とする)、計算量が少なく、且つより精度の高いマッチングを行うことができる。 FIGS. 4 to 5 described above are examples of performing target matching at the time of the previous scan and the current scan. However, when performing matching between the target position at the current scan and the predicted position of the target, For example, as shown in FIG. 7, the predicted position t1 ′ can be obtained on the assumption that the target position at the time of the previous scan, the target position at the previous scan, and the speed thereof are constant. For the matching between the predicted position and the target position at the time of the current scan, the same method as the algorithm shown in FIGS. 4 to 5 is used (in FIG. 5, either ● or ○ is the target predicted position). Any one of them is set as a target position at the time of the current scan), and the amount of calculation is small and matching with higher accuracy can be performed.
以上の説明においては、前回のスキャン時と今回のスキャン時の目標数が一定であることを前提として行ったが、実際には、目標数が増減する。よって、そのような場合に備えて、マッチングする範囲を予め決めておき、その範囲内でなければマッチングを行わないように制約条件を付加することで、対応付けができない点を許すようにしてもよい。 In the above description, the target number at the previous scan and the current scan is assumed to be constant, but the target number actually increases or decreases. Therefore, in preparation for such a case, a range to be matched is determined in advance, and a restriction condition is added so that matching is not performed unless the range is within the range, thereby allowing a point that cannot be matched. Good.
具体的には、図4のアルゴリズムのステップS12の仮対応付けにおいて、「最も近いU1の点が所定距離d以上である場合には、仮対応付けしない」という条件を加え、ステップS18及びS19において、YとY2、XとX2との距離が所定距離d以上である場合には、仮対応付けしない」という条件を加え、ステップS20の仮対応付けを確定する条件としては、全てのU1の点に対応付けられたU2の点の数が1つ以下とすることができる。 Specifically, in the temporary association in step S12 of the algorithm of FIG. 4, a condition that “if the closest U1 point is equal to or greater than the predetermined distance d is not provisionally associated” is added, and in steps S18 and S19, , Y and Y2, and X and X2 are equal to or greater than the predetermined distance d, the condition that the provisional association is not performed is added, and the conditions for determining the provisional association in step S20 are all the points of U1. The number of U2 points associated with can be one or less.
これによって、明らかに離れた点同士が対応付けされてしまうことを防ぐことができ、時刻t1とt2との数が同数でない場合でも確からしい対応付けを行うことができる。 Thereby, it is possible to prevent the points that are clearly separated from each other from being associated with each other, and it is possible to perform associative association even when the numbers of times t1 and t2 are not the same.
目標数の増減の原因としては、次のような場合が考えられる。
・目標数が増加する場合
(1) 目標が処理範囲の外から進入してきた場合
(2) ノイズやクラッタを目標と誤検出した場合
(3) 目標エコー信号が不安定となり、1つの目標が2つに見えてしまう場合
このような場合、マッチングされなかった新しい位置を、新規目標の位置として、追尾を開始するようにすればよい。ノイズの位置はランダムに近いので、ノイズが新規に捕捉されてしまっても、通常は数スキャンの間に追尾不可能になるはずである。同様に、1つの目標が一時的に2つに見えてしまった場合でも、片方は追尾が継続され、もう片方はロストとなる。しかしながら、追尾中の目標がノイズとマッチングしてしまうと、次回のスキャン時にロストになる可能性がある。
Possible causes for the increase or decrease in the target number are as follows.
・ When the target number increases (1) When the target enters from outside the processing range (2) When noise or clutter is mistakenly detected as a target (3) The target echo signal becomes unstable and one target is 2 In such a case, tracking may be started with a new position that has not been matched as a new target position. Since the position of the noise is close to random, even if noise is newly captured, it should normally be impossible to track within a few scans. Similarly, even if one target temporarily appears to be two, tracking is continued on one side and lost on the other side. However, if the target being tracked matches with noise, it may be lost during the next scan.
このようにノイズとマッチングすることを防ぐために、マッチングの条件として、移動距離を条件とするだけでなく、エコーサイズの大きさを条件とすることができる。即ち、現スキャン(t)の目標iの位置を(xi,t,yi,t)、エコーの大きさをsi,tとし、その前のスキャンの目標位置を(xi,t-1,yi,t-1)、エコーの大きさsi,t-1としたときに、その位置の差di及びサイズの差Δsiとを乗算し、その全目標の総和 Thus, in order to prevent matching with noise, not only the movement distance but also the size of the echo size can be set as a condition for matching. That is, the position of the target i of the current scan (t) is (x i, t , y i, t ), the magnitude of the echo is s i, t, and the target position of the previous scan is (x i, t− 1 , y i, t-1 ) and the echo size s i, t-1 , the position difference d i and the size difference Δs i are multiplied to obtain the sum of all the targets.
・目標数が減少する場合
(1) 大きな目標の影に隠れ、エコーが弱くなり、検出ができなくなった場合
(2) 他のエコーと一体化してしまった場合
(3) 目標が処理範囲の外へ出た場合
このような場合、マッチングされなかった前の目標を追尾不可能(ロスト)として扱えばよい。
・ When the number of targets decreases (1) When the target is hidden behind the shadow of a large target and the echo becomes weak and cannot be detected (2) When integrated with other echoes (3) The target is outside the processing range In such a case, the previous target that has not been matched may be treated as being impossible to be tracked (lost).
但し、そのように扱うと、(1)、(2)の原因でも目標が検出できなかった場合にすぐにロストになってしまうので、一時的に検出できなかった場合、即ちマッチングできなかった場合であっても、数スキャンの間、仮追尾を行うことが考えられる。仮追尾は、図7に示すような予測位置を求めることで行うことができる。そうすることで、目標エコーが復帰したときに、継続して追尾を行うことができる。 However, if handled in this way, if the target cannot be detected due to the causes of (1) and (2), it will be lost immediately, so if it cannot be detected temporarily, that is, if it cannot be matched Even so, provisional tracking may be performed during several scans. Temporary tracking can be performed by obtaining a predicted position as shown in FIG. By doing so, it is possible to continue tracking when the target echo returns.
また、以上の制約条件を一定に定める他に、マッチングを行う範囲を、追尾状態や船舶情報を用いて動的に変化させることも考えられる。例えば、初期捕捉時に速度情報が得られないときには、マッチング範囲を広くし(所定距離dを大きくする)、速度情報が得られた後は、マッチング範囲を狭く(所定距離dを小さくする)することが考えられる。または、速力が大きな目標は高速船であり高速旋回を行う可能性があるとして、マッチング範囲を広くしてもよい。または、エコーサイズが大きな目標は大型船であり高速旋回を行う可能性は低いとしてマッチング範囲を狭くしてもよい。 In addition to setting the above constraint conditions constant, it is also conceivable to dynamically change the matching range using the tracking state or ship information. For example, when speed information cannot be obtained during initial capture, the matching range is widened (predetermined distance d is increased), and after the speed information is obtained, the matching range is narrowed (predetermined distance d is decreased). Can be considered. Alternatively, the matching range may be widened because the target with high speed is a high-speed ship and there is a possibility of performing high-speed turning. Alternatively, the matching range may be narrowed because the target with a large echo size is a large ship and the possibility of high-speed turning is low.
10 目標追尾装置
26 エコーデータメモリ(データメモリ)
36 目標位置マッチング処理部(マッチング処理手段)
38 速度情報算出部(速度情報算出手段)
40 マッチングデータテーブル
74 目標抽出部(目標抽出手段)
82 ウィンドウ予測位置計算部(ウィンドウ計算手段)
86 ウィンドウ初期位置計算部(ウィンドウ計算手段)
10 Target tracking device 26 Echo data memory (data memory)
36 Target position matching processing unit (matching processing means)
38 Speed information calculation unit (speed information calculation means)
40 Matching data table 74 Target extraction unit (target extraction means)
82 predicted window position calculation unit (window calculation means)
86 Window initial position calculation section (window calculation means)
Claims (12)
あるタイミングで取得された複数の目標位置と、過去のタイミングで取得された複数の目標位置または過去のタイミングで取得された目標位置に基づき求められたあるタイミングにおける複数の目標予測位置である複数の被マッチング目標位置との対応付けを行うマッチング処理手段と、
マッチング処理手段で被マッチング目標位置と対応付けられた目標位置を、被マッチング目標位置に対応する目標識別データと関連付けて格納するマッチングデータテーブルと、
を備えることを特徴とする目標追尾装置。 In a target tracking device that performs target tracking based on data on a plurality of target positions obtained from target signals acquired in time series,
A plurality of target positions obtained at a certain timing and a plurality of target predicted positions at a certain timing obtained based on a plurality of target positions obtained at a past timing or a target position obtained at a past timing. Matching processing means for associating with a target position to be matched;
A matching data table for storing the target position associated with the target position to be matched by the matching processing means in association with the target identification data corresponding to the target position to be matched;
A target tracking device comprising:
前記マッチング処理手段は、前記目標速度に基づきあるタイミングにおける目標予測位置を求めて、該目標予測位置とあるタイミングで取得された前記目標位置との対応付けを行うことを特徴とする請求項1記載の目標追尾装置。 A speed information calculating means for obtaining a target speed corresponding to the target identification data based on a target position acquired at two or more past timings and associated with the same target identification data;
The matching processing unit obtains a target predicted position at a certain timing based on the target speed, and associates the target predicted position with the target position acquired at a certain timing. Target tracking device.
ウィンドウ計算手段で計算されたウィンドウ内にあるデータから目標を抽出する目標抽出手段と、
を備え、前記目標抽出手段は、ウィンドウ内に目標とするべきデータが2つ以上存在するとき、またはウィンドウ内に目標とするべきデータが存在しないときに、前記マッチングデータテーブルを参照して、追尾対象の目標の目標識別データに関連付けられた目標位置を抽出することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の目標追尾装置。 The target position obtained at the past timing or the target position obtained at the past timing and the target speed obtained based on the target position obtained at the past two or more timings are obtained to obtain the predicted position of the target. Window calculation means for calculating a window centered on the position for each target to be tracked;
Target extraction means for extracting a target from data in the window calculated by the window calculation means;
And the target extracting means refers to the matching data table when there are two or more data to be targeted in the window, or when there is no data to be targeted in the window. The target tracking device according to claim 1, wherein a target position associated with target identification data of a target target is extracted.
複数の目標位置と複数の被マッチング目標位置とのいずれか一方の位置(以下、第1目標位置)に対して、その一方の位置から最も近い他方の位置(以下、第2目標位置)を仮対応付ける仮対応付け手段と、
複数の第1目標位置が仮対応付けられた第2目標位置に対して、一つの第1目標位置を仮対応付けて、別の第1目標位置を別の第2目標位置に仮対応付ける仮対応付け選択手段と、
全ての第2目標位置に1以下の第1目標位置が仮対応付けられたときに、仮対応付けられた第1目標位置と第2目標位置との対応付けを確定する確定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の目標追尾装置。 The matching processing means includes
For one of the plurality of target positions and the plurality of target positions to be matched (hereinafter referred to as the first target position), the other position closest to the one position (hereinafter referred to as the second target position) is temporarily set. A temporary association means for association;
Temporary correspondence in which one first target position is provisionally associated with a second target position in which a plurality of first target positions are provisionally associated, and another first target position is provisionally associated with another second target position. Attaching selection means,
A confirming unit that determines the association between the first target position and the second target position that are provisionally associated when the first target position of 1 or less is provisionally associated with all the second target positions;
The target tracking device according to any one of claims 1 to 8, further comprising:
同じ第2目標位置に対して仮対応付けられた2つの第1目標位置X、Yに対して、それぞれ仮対応付けられた第2目標位置をX1、Y1とし、X1、Y1の次に近い第2目標位置をX2、Y2としたときに、Xd=|X−X1|+|Y−Y2|とYd=|X−X2|+|Y−Y1|(ここで、|A−B|はA、B間の距離を表す)の大小を比較する手段と、
Xd≦Ydである場合には、Xの仮対応点としてX1を選択し、Yの仮対応点としてY2を選択し、Xd>Ydである場合には、Yの仮対応点としてY1を選択し、Xの仮対応点としてX2を選択する手段と、
を備えることを特徴とする請求項9記載の目標追尾装置。 The provisional association selection means includes:
For the two first target positions X and Y that are provisionally associated with the same second target position, the second target positions that are provisionally associated are X1 and Y1, respectively. 2 When the target positions are X2 and Y2, Xd = | X−X1 | + | Y−Y2 | and Yd = | X−X2 | + | Y−Y1 | (where | A−B | , Which represents the distance between B),
When Xd ≦ Yd, X1 is selected as the temporary corresponding point of X, Y2 is selected as the temporary corresponding point of Y, and when Xd> Yd, Y1 is selected as the temporary corresponding point of Y. , Means for selecting X2 as a temporary corresponding point of X;
The target tracking device according to claim 9, further comprising:
あるタイミングで取得された複数の目標位置と、過去のタイミングで取得された複数の目標位置または過去のタイミングで取得された目標位置に基づき求められたあるタイミングにおける複数の目標予測位置である複数の被マッチング目標位置との対応付けを行うマッチング処理工程と、
マッチング処理工程で被マッチング目標位置と対応付けられた目標位置を、被マッチング目標位置に対応する目標識別データと関連付けて格納する工程と、
を備えることを特徴とする目標追尾方法。 In a target tracking method for tracking a target based on data on a plurality of target positions obtained from a target signal acquired in time series,
A plurality of target positions obtained at a certain timing and a plurality of target predicted positions at a certain timing obtained based on a plurality of target positions obtained at a past timing or a target position obtained at a past timing. A matching processing step for associating with a target position to be matched;
Storing the target position associated with the target position to be matched in the matching processing step in association with target identification data corresponding to the target position to be matched;
A target tracking method comprising:
(a) 対象となる複数の目標位置と対象となる複数の被マッチング目標位置とのいずれか一方の位置(以下、第1目標位置)に対して、その一方の位置から最も近い他方の位置(以下、第2目標位置)を仮対応付ける工程と、
(b) 第2目標位置に仮対応付けられた第1目標位置の数を求める工程と、
(c) 同じ第2目標位置に仮対応付けられた第1目標位置の数が2以上である場合には、その数が2つである場合に、その2つの第1目標位置X、Yを選択し、その数が3以上である場合に、任意の2つの第1目標位置X、Yを選択する工程と、
(d) 2つの第1目標位置X、Yに対して、それぞれ仮対応付けられた第2目標位置をX1、Y1とし、X1、Y1の次に近い第2目標位置をX2、Y2としたときに、Xd=|X−X1|+|Y−Y2|とYd=|X−X2|+|Y−Y1|(ここで、|A−B|はA、B間の距離を表す)の大小を比較する工程と、
(e) Xd≦Ydである場合には、Xの仮対応点としてX1を選択し、Yの仮対応点としてY2を選択し、Xd>Ydである場合には、Yの仮対応点としてY1を選択し、Xの仮対応点としてX2を選択する工程と、
(f) (b)、(d)、(e)の工程を、全ての第2目標位置に1以下の第1目標位置が仮対応付けられるまで繰り返す工程と、
(g) 全ての第2目標位置に仮対応付けられた第1目標位置の数が1以下となったときに、仮対応付けられた第1目標位置と第2目標位置との対応付けを確定する工程と、
を備えることを特徴とする請求項11記載の目標追尾方法。 The matching processing step includes
(A) The position closest to one of the positions (hereinafter referred to as the first target position) of the target positions and the target positions to be matched (hereinafter referred to as the first target position) ( Hereinafter, a step of temporarily associating the second target position)
(B) determining the number of first target positions temporarily associated with the second target position;
(C) When the number of first target positions temporarily associated with the same second target position is two or more, when the number is two, the two first target positions X and Y are Selecting and selecting any two first target positions X, Y when the number is 3 or more;
(D) When the second target positions temporarily associated with the two first target positions X and Y are X1 and Y1, and the second target positions next to X1 and Y1 are X2 and Y2, respectively. And Xd = | X−X1 | + | Y−Y2 | and Yd = | X−X2 | + | Y−Y1 | (where | A−B | represents the distance between A and B). A step of comparing
(E) When Xd ≦ Yd, X1 is selected as the temporary corresponding point of X, Y2 is selected as the temporary corresponding point of Y, and when Xd> Yd, Y1 is selected as the temporary corresponding point of Y. And selecting X2 as a temporary corresponding point of X;
(F) repeating the steps (b), (d), and (e) until a first target position of 1 or less is provisionally associated with all the second target positions;
(G) When the number of first target positions temporarily associated with all the second target positions becomes 1 or less, the association between the first target position temporarily associated with the second target position is confirmed. And a process of
The target tracking method according to claim 11, further comprising:
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