JP3333131B2 - Tracking device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、観測雑音を含んだ
目標位置情報を観測手段より入力し、目標位置情報の真
値および速度、加速度等の目標運動諸元を推定する追尾
装置に関し、特に精度を向上するようにした追尾装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tracking device for inputting target position information including observation noise from observation means and estimating a true value of the target position information and target motion parameters such as speed, acceleration, and the like. The present invention relates to a tracking device with improved accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の追尾装置としては、図2
2(特開昭61−169786号公報に示す図)に示す
ようなものがあった。図22は従来の追尾装置の構成を
示すブロック図である。第22図において、31は目標
位置情報を観測する観測手段、32はゲイン行列を算出
するゲイン行列算出手段、33は目標の位置・速度・加
速度などの目標運動諸元の平滑値を算出する平滑値算出
手段、34は現時刻より1サンプリング後の目標の運動
諸元の予測値を算出する予測値算出手段、35は上記平
滑値算出手段33で算出した平滑値の誤差を算出する平
滑誤差算出手段、36は上記予測値算出手段34で算出
した予測値の誤差を算出する予測誤差算出手段である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a tracking device of this type, FIG.
2 (the figure shown in JP-A-61-169786). FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of a conventional tracking device. In FIG. 22, 31 is observation means for observing target position information, 32 is gain matrix calculation means for calculating a gain matrix, and 33 is a smoothing means for calculating smoothed values of target movement parameters such as target position, velocity, acceleration, and the like. Value calculating means, 34 is a predicted value calculating means for calculating a predicted value of the target motion data after one sampling from the current time, and 35 is a smoothing error calculation for calculating an error of the smoothed value calculated by the smoothing value calculating means 33. The means 36 is a prediction error calculating means for calculating the error of the predicted value calculated by the predicted value calculating means 34.
【0003】また、43は目標速度ベクトル方向の角速
度を0、目標の速度ベクトルを回転させる角速度を一
定、目標進行方向の加速度を一定とするという前提条件
を用いて、上記予測値算出手段34で算出した予測値を
元に、角速度を算出する第2の角速度算出手段、38は
上記第2の角速度算出手段43で算出した角速度を用い
て、状態遷移行列を算出する状態遷移行列算出手段、3
9は第1の遅延要素、40は第2の遅延要素、41は第
3の遅延要素、42は第4の遅延要素である。The prediction value calculation means 34 uses the preconditions that the angular velocity in the direction of the target velocity vector is 0, the angular velocity for rotating the target velocity vector is constant, and the acceleration in the target traveling direction is constant. A second angular velocity calculating means for calculating an angular velocity based on the calculated predicted value; a state transition matrix calculating means for calculating a state transition matrix using the angular velocity calculated by the second angular velocity calculating means;
9 is a first delay element, 40 is a second delay element, 41 is a third delay element, and 42 is a fourth delay element.
【0004】また、44は上記予測値算出手段34で算
出した予測値を用いて、固定直交座標から目標の速度ベ
クトルを1軸とする動的直交座標への変換行列を算出す
る座標変換行列算出手段、45は上記観測手段1を目標
に指向させる駆動装置である。A coordinate conversion matrix calculation unit 44 calculates a conversion matrix from fixed rectangular coordinates to dynamic rectangular coordinates having a target velocity vector as one axis, using the predicted value calculated by the predicted value calculating means 34. Means 45 is a driving device for directing the observation means 1 to a target.
【0005】従来の追尾装置は上記のように構成され、
例えば座標系としては、目標の速度ベクトルを1軸とし
た動的直交座標が使用され、角速度算出を行なう前提条
件としては、目標進行方向の加速度を一定にすること
で、角速度を算出している。A conventional tracking device is configured as described above,
For example, as a coordinate system, dynamic rectangular coordinates having a target velocity vector as one axis are used. As a precondition for calculating the angular velocity, the angular velocity is calculated by keeping the acceleration in the target traveling direction constant. .
【0006】次に、図22を参照して、上記従来の各手
段の動作を説明することにより従来の追尾装置の動作を
説明する。まず、観測手段31では、極座標で表される
観測雑音を含む目標位置情報として距離、仰角、方位角
を観測する。Next, with reference to FIG. 22, the operation of the conventional tracking device will be described by describing the operation of each of the above-mentioned conventional means. First, the observation means 31 observes a distance, an elevation angle, and an azimuth as target position information including observation noise expressed in polar coordinates.
【0007】ゲイン行列算出手段32では、あらかじめ
設定してある観測系モデルにより観測手段31から入力
した目標位置情報を用いて算出された固定直交座標にお
ける観測雑音の共分散行列と1サンプリング前に予測誤
差算出手段36で算出しておいた予測誤差共分散行列を
第2の遅延要素40を通して入力し、さらに、1サンプ
リング前に座標変換行列算出手段44で算出しておいた
座標変換行列を第4の遅延要素42を通して入力し、こ
れらの行列を用いて、カルマンフィルタの理論に従いゲ
イン行列を算出する。The gain matrix calculating means 32 predicts a covariance matrix of observation noise in fixed rectangular coordinates calculated using target position information input from the observing means 31 by an observation system model set in advance and predicts it one sampling before. The prediction error covariance matrix calculated by the error calculation means 36 is input through the second delay element 40, and the coordinate conversion matrix calculated by the coordinate conversion matrix calculation means 44 one sample before is sampled by the fourth delay element 40. , And a gain matrix is calculated using these matrices according to the Kalman filter theory.
【0008】平滑値算出手段33では、1サンプリング
前に予測値算出手段34で算出しておいた現時点での予
測値を第1の遅延要素39を通して入力し、また、固定
直交座標に変換後の観測手段31から入力した目標位置
情報を入力し、さらに、1サンプリング前に座標変換行
列算出手段44で算出しておいた座標変換行列を第4の
遅延要素42を通して入力し、これらの値の平滑値を算
出する。In the smoothing value calculating means 33, the current predicted value calculated by the predicted value calculating means 34 one sample before is input through the first delay element 39, and is also converted into fixed rectangular coordinates. The target position information input from the observation means 31 is input, and the coordinate conversion matrix calculated by the coordinate conversion matrix calculation means 44 one sample before is input through the fourth delay element 42, and these values are smoothed. Calculate the value.
【0009】予測値算出手段34では、目標が等角速度
運動を行なうものとし、平滑値算出手段33で算出して
おいた目標位置、目標速度、目標加速度を入力し、さら
に、状態遷移行列算出手段38で算出しておいた状態遷
移行列を第3の遅延要素41を通して入力し、これらの
値により1サンプリング後の目標位置、目標速度、目標
加速度を算出する。The predicted value calculating means 34 assumes that the target performs a constant angular velocity motion, inputs the target position, the target speed, and the target acceleration calculated by the smoothed value calculating means 33, and furthermore, the state transition matrix calculating means. The state transition matrix calculated at 38 is input through the third delay element 41, and the target position, target speed, and target acceleration after one sampling are calculated based on these values.
【0010】平滑誤差算出手段35では、ゲイン行列算
出手段32で算出したゲイン行列を入力し、また、1サ
ンプリング前に予測誤差算出手段36で算出しておいた
予測誤差共分散行列を第2の遅延要素40を通して入力
し、さらに1サンプリング前に座標変換行列算出手段4
4で算出しておいた座標変換行列を第4の遅延要素42
を通して入力し、これらの行列により平滑誤差共分散行
列を算出する。The smoothing error calculating means 35 receives the gain matrix calculated by the gain matrix calculating means 32 and inputs the prediction error covariance matrix calculated by the prediction error calculating means 36 one sample before the second sampling. Input through the delay element 40, and further before one sampling, the coordinate transformation matrix calculating means 4
The coordinate conversion matrix calculated in step 4 is converted to a fourth delay element 42
, And a smooth error covariance matrix is calculated from these matrices.
【0011】予測誤差算出手段36では、平滑誤差算出
手段35で算出した平滑誤差共分散行列を入力し、ま
た、状態遷移行列算出手段38で算出した状態遷移行列
を第3の遅延要素41を通して入力し、これらの行列に
より予測誤差共分散行列を算出する。The prediction error calculating means 36 inputs the smoothed error covariance matrix calculated by the smoothing error calculating means 35, and inputs the state transition matrix calculated by the state transition matrix calculating means 38 through a third delay element 41. Then, a prediction error covariance matrix is calculated from these matrices.
【0012】状態遷移行列算出手段38では、第2の角
速度算出手段43で算出した角速度を入力して、状態遷
移行列を算出する。The state transition matrix calculating means 38 inputs the angular velocity calculated by the second angular velocity calculating means 43 and calculates a state transition matrix.
【0013】第2の角速度算出手段43では、角速度算
出の際に、予測値算出手段34で算出した予測値を入力
し、目標速度ベクトル方向の角速度を0にし、目標の速
度ベクトルを回転させる角速度を一定にし、目標進行方
向の加速度を一定にすることを前提条件として角速度を
算出する。When calculating the angular velocity, the second angular velocity calculating means 43 inputs the predicted value calculated by the predicted value calculating means 34, sets the angular velocity in the direction of the target velocity vector to 0, and sets the angular velocity for rotating the target velocity vector. And the angular velocity is calculated on condition that the acceleration in the target traveling direction is constant.
【0014】座標変換行列算出手段44では、予測値算
出手段34で算出された予測値を入力し、予測値の速度
成分により、固定直交座標から動的直交座標に変化する
ための座標変換行列を算出する。The coordinate transformation matrix calculating means 44 inputs the predicted value calculated by the predicted value calculating means 34, and generates a coordinate transformation matrix for changing from fixed rectangular coordinates to dynamic rectangular coordinates according to the speed component of the predicted value. calculate.
【0015】駆動手段45では、予測値算出手段34で
算出した予測値の位置情報を元に、現在時刻から1サン
プリング後に、観測手段31が指向するべき仰角、方位
角を算出して、観測手段31がその方向に指向するよう
観測手段31を制御する。The driving means 45 calculates the elevation angle and the azimuth to which the observation means 31 should point after one sampling from the current time based on the position information of the predicted value calculated by the predicted value calculation means 34, The observation means 31 is controlled so that 31 is directed in that direction.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の追尾装置は、目標進行方向の加速度を一定にする方
式で追尾装置を構成することにより、速度ベクトルの向
きを変化させながら飛行する目標に対しても精度良く追
尾することができるという利点があった。しかし、この
従来方式によると、固定直交座標と動的直交座標間で座
標変換が必要であるから、アルゴリズムが複雑となり、
必然的に計算機資源が多くならざるをえなかった。その
ため、一例として、サンプリングレートが非常に短い場
合は、所定の処理時間内で処理を行なうことが困難にな
るという問題があった。However, the above-mentioned conventional tracking device has a structure in which the tracking device is configured in such a manner that the acceleration in the target traveling direction is constant, so that the target device which flies while changing the direction of the velocity vector can be used. However, there is an advantage that tracking can be performed with high accuracy. However, according to this conventional method, since the coordinate transformation is required between the fixed rectangular coordinates and the dynamic rectangular coordinates, the algorithm becomes complicated,
Inevitably, there was a lot of computer resources. Therefore, as an example, when the sampling rate is very short, there is a problem that it is difficult to perform processing within a predetermined processing time.
【0017】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、目標進行方向の速度を一定にして動
的直交座標に対する座標変換を不要とし、アルゴリズム
を固定直交座標のみにより構成して簡単にすることによ
り、計算機資源を大きく削減することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problem. The speed in the target traveling direction is kept constant to eliminate the need for coordinate transformation with respect to dynamic Cartesian coordinates. It is intended to greatly reduce computer resources by simplifying.
【0018】[0018]
【問題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
かかる追尾装置は、目標位置情報を観測する観測手段
と、ゲイン行列を算出するゲイン行列算出手段と、目標
の位置・速度・加速度などの目標運動諸元の平滑値を算
出する平滑値算出手段と、現時刻より1サンプリング後
の目標の運動諸元の予測値を算出する予測値算出手段
と、前記平滑値算出手段で算出した平滑値の誤差を算出
する平滑誤差算出手段と、前記予測値算出手段で算出し
た予測値の誤差を算出する予測誤差算出手段と、目標速
度ベクトル方向の角速度を0、目標の速度ベクトルを回
転させる角速度を一定、目標進行方向の速度を一定にす
るという前提条件を用い前記予測値算出手段で算出した
予測値を元に角速度を算出し、さらに角速度ベクトルの
大きさと目標位置ベクトルの1次微分ベクトルとから目
標位置の3次微分を算出する第1の角速度算出手段と、
前記第1の角速度算出手段で算出した角速度を使用して
状態遷移行列を算出する状態遷移行列算出手段とを備
え、前記各手段は固定直交座標においてそれぞれの動作
を行なうようにしたものである。According to the first aspect of the present invention, there is provided a tracking apparatus for observing target position information, a gain matrix calculating unit for calculating a gain matrix, and a target position / velocity / acceleration. The smoothed value calculating means for calculating the smoothed value of the target motion data such as the target motion data, the predicted value calculating means for calculating the predicted value of the target motion data after one sampling from the current time, and the smoothed value calculating means. A smoothing error calculating means for calculating an error of the smoothed value, a prediction error calculating means for calculating an error of the predicted value calculated by the predicted value calculating means, an angular velocity in the target speed vector direction being 0, and rotating the target speed vector The angular velocity is calculated based on the predicted value calculated by the predicted value calculating means using the precondition that the angular velocity is constant and the velocity in the target traveling direction is constant, and further, the magnitude of the angular velocity vector and the target position vector are calculated. A first angular velocity calculating means for calculating the third derivative of the target position from the first derivative vector of Le,
State transition matrix calculation means for calculating a state transition matrix using the angular velocity calculated by the first angular velocity calculation means, wherein each of the means performs each operation in fixed rectangular coordinates.
【0019】請求項2に記載の発明にかかる追尾装置
は、前記第1の角速度算出手段で算出した角速度を元
に、固定直交座標において駆動雑音の次数を切替える駆
動雑音次数切替手段を付加するようにしたものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a tracking device, wherein a driving noise order switching means for switching an order of driving noise in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by the first angular velocity calculating means is added. It was made.
【0020】請求項3に記載の発明にかかる追尾装置
は、前記第1の角速度算出手段で算出した角速度を元
に、固定直交座標において状態遷移行列を切替える第1
の状態遷移行列切替手段を付加するようにしたものであ
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided a tracking device for switching a state transition matrix in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by the first angular velocity calculating means.
The state transition matrix switching means is added.
【0021】請求項4に記載の発明にかかる追尾装置
は、前記追尾装置には、さらに前記予測誤差算出手段で
算出した予測誤差を元に目標存在期待領域を算出する目
標存在期待領域算出手段と、前記目標存在期待領域算出
手段で算出した目標存在期待領域および前記観測手段で
観測した目標位置情報を元に目標存在期待領域内目標位
置情報を抽出する目標位置情報評価手段と、前記目標位
置情報評価手段で抽出した目標存在期待領域内目標位置
情報を元に目標存在期待領域内目標位置情報の信頼度を
算出する信頼度算出手段とを付加し、前記各手段は固定
直交座標においてそれぞれの動作を行なうようにしたも
のである。According to a fourth aspect of the present invention, in the tracking device, the tracking device further comprises a target existence expected area calculating means for calculating a target existence expected area based on the prediction error calculated by the prediction error calculating means. Target position information evaluation means for extracting target position information in a target existence expected area based on the target existence expected area calculated by the target existence expected area calculation means and the target position information observed by the observation means; and the target position information Reliability calculating means for calculating the reliability of the target position information in the target existence expected area extracted based on the target position information in the target existing expected area extracted by the evaluation means. Is performed.
【0022】請求項5に記載の発明にかかる追尾装置
は、前記第1の角速度算出手段で算出した角速度を元
に、固定直交座標においてゲイン行列を切替えるゲイン
行列切替手段を付加するようにしたものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the tracking device, wherein a gain matrix switching means for switching a gain matrix in fixed rectangular coordinates is added based on the angular velocity calculated by the first angular velocity calculating means. It is.
【0023】請求項6に記載の発明にかかる追尾装置
は、前記第1の角速度算出手段で算出した角速度を元
に、固定直交座標においてサンプリングレートを切替え
る第1のサンプリング制御手段を付加するようにしたも
のである。According to a sixth aspect of the present invention, in the tracking apparatus, a first sampling control means for switching a sampling rate in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by the first angular velocity calculation means is added. It was done.
【0024】請求項7に記載の発明にかかる追尾装置
は、前記第1の角速度算出手段で算出した角速度を元
に、固定直交座標において駆動雑音の大きさを切替える
駆動雑音量切替手段を付加するようにしたものである。According to a seventh aspect of the present invention, the tracking device further includes a driving noise amount switching unit for switching the magnitude of the driving noise in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by the first angular velocity calculating unit. It is like that.
【0025】請求項8に記載の発明にかかる追尾装置
は、前記予測誤差算出手段で算出した予測誤差を元に、
固定直交座標において第2の状態遷移行列を切替える状
態遷移行列切替手段を付加するようにしたものである。The tracking device according to the invention of claim 8 is based on the prediction error calculated by the prediction error calculation means.
A state transition matrix switching means for switching the second state transition matrix in fixed rectangular coordinates is added.
【0026】請求項9に記載の発明にかかる追尾装置
は、前記予測誤差算出手段で算出した予測誤差を元に、
固定直交座標においてサンプリングレートを切替える第
2のサンプリング制御手段を付加するようにしたもので
ある。According to a ninth aspect of the present invention, a tracking device according to the present invention uses the prediction error calculated by the prediction error calculation means,
A second sampling control means for switching a sampling rate in fixed rectangular coordinates is added.
【0027】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、目標進行方向の速度を一定にするこ
とにより動的直交座標に対する座標変換を不要とし、固
定直交座標によりアルゴリズムを構成することができる
ので、上記従来例に比べてアルゴリズムが簡単となり、
そのため、計算機資源を大きく削減することができる。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems. By making the speed in the target traveling direction constant, coordinate conversion for dynamic rectangular coordinates is not required, and an algorithm is constituted by fixed rectangular coordinates. The algorithm can be simplified compared to the above conventional example,
Therefore, computer resources can be significantly reduced.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、添付図面、図1乃至図21
に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1
は本発明の実施の形態1における追尾装置の構成を示す
ブロック図、図2は本発明の実施の形態おける追尾装置
で用いられる固定直交座標系を示す図、図3は従来の追
尾装置で用いられる動的直交座標系を示す図、図4は従
来の追尾装置で用いられる動的直交座標系の目標姿勢角
を示す図、図5は本発明の実施の形態1における追尾装
置の動作を表すフローチャートを示す図、図6は本発明
の実施の形態2における追尾装置の構成を示すブロック
図、図7は本発明の実施の形態2における追尾装置の動
作を表すフローチャートを示す図、図8は本発明の実施
の形態3における追尾装置の構成を示すブロック図、図
9は本発明の実施の形態3における追尾装置の動作を表
すフローチャートを示す図、図10は本発明の実施の形
態4における追尾装置の構成を示すブロック図、図11
は本発明の実施の形態4における追尾装置の動作を表す
フローチャートを示す図、図12は本発明の実施の形態
5における追尾装置の構成を示すブロック図、図13は
本発明の実施の形態5における追尾装置の動作を表すフ
ローチャートを示す図、図14は本発明の実施の形態6
における追尾装置の構成を示すブロック図、図15は本
発明の実施の形態6における追尾装置の動作を表すフロ
ーチャートを示す図、図16は本発明の実施の形態7に
おける追尾装置の構成を示すブロック図、図17は本発
明の実施の形態7における追尾装置の動作を表すフロー
チャートを示す図、図18は本発明の実施の形態8にお
ける追尾装置の構成を示すブロック図、図19は本発明
の実施の形態8における追尾装置の動作を表すフローチ
ャートを示す図、図20は本発明の実施の形態9におけ
る追尾装置の構成を示すブロック図、図21は本発明の
実施の形態9における追尾装置の動作を表すフローチャ
ートを示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a tracking device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a fixed rectangular coordinate system used in the tracking device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a dynamic rectangular coordinate system used in the conventional tracking device, FIG. 4 is a diagram showing a target attitude angle of the dynamic rectangular coordinate system used in the conventional tracking device, and FIG. 5 shows an operation of the tracking device in the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a tracking device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of the tracking device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a tracking device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram illustrating a flowchart illustrating an operation of the tracking device according to the third embodiment of the present invention. Tracking Block diagram showing the configuration of a location, FIG. 11
FIG. 12 is a diagram showing a flowchart showing the operation of the tracking device in the fourth embodiment of the present invention, FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the tracking device in the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a fifth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a flowchart showing an operation of the tracking device in FIG.
15 is a block diagram illustrating the configuration of a tracking device according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a block diagram illustrating the configuration of the tracking device according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the tracking device according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of the tracking device according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. 20 is a flowchart showing the operation of the tracking device in the eighth embodiment, FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the tracking device in the ninth embodiment of the present invention, and FIG. It is a figure showing the flow chart showing operation.
【0029】実施の形態1.まず、図1を参照して、本
発明の実施の形態1における追尾装置の構成を説明す
る。図1において、1は極座標において目標位置情報を
観測し、その目標位置情報を固定直交座標に変換して出
力する観測手段、2は固定直交座標において、ゲイン行
列を算出するゲイン行列算出手段、3は固定直交座標に
おいて、目標の位置・速度・加速度などの目標運動諸元
の平滑値ベクトルを算出する平滑値算出手段、4は固定
直交座標において、現時刻より1サンプリング後の目標
の運動諸元の予測値ベクトルを算出する予測値算出手
段、5は上記平滑値算出手段3で算出した平滑値の誤差
を、固定直交座標において算出する平滑誤差算出手段で
ある。Embodiment 1 First, the configuration of the tracking device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes observation means for observing target position information in polar coordinates, converts the target position information into fixed rectangular coordinates and outputs the result, 2 denotes gain matrix calculation means for calculating a gain matrix in fixed rectangular coordinates, and 3 Is a smoothed value calculating means for calculating a smoothed value vector of a target motion specification such as a target position, velocity and acceleration in fixed rectangular coordinates, and 4 is a target motion specification after one sampling from the current time in fixed rectangular coordinates. Predicted value calculating means 5 for calculating the predicted value vector are smoothed error calculating means for calculating the error of the smoothed value calculated by the smoothed value calculating means 3 in fixed rectangular coordinates.
【0030】また、6は上記予測値算出手段4で算出し
た予測値の誤差を、固定直交座標において算出する予測
誤差算出手段、7は目標速度ベクトル方向の角速度を0
とし、目標の速度ベクトルを回転させる角速度を一定と
し、目標進行方向の速度を一定にするという前提条件を
用いて、上記予測値算出手段4で算出した予測値を元に
固定直交座標において角速度を算出し、さらに、目標位
置ベクトルの3次微分を角速度ベクトルの大きさと目標
位置ベクトルの1次微分から算出する第1の角速度算出
手段である。6 is a prediction error calculating means for calculating the error of the predicted value calculated by the predicted value calculating means 4 in fixed rectangular coordinates, and 7 is an angular velocity in the direction of the target speed vector.
Based on the assumption that the angular velocity for rotating the target velocity vector is constant and the velocity in the target traveling direction is constant, the angular velocity in the fixed orthogonal coordinates is calculated based on the predicted value calculated by the predicted value calculating means 4. This is a first angular velocity calculating means for calculating and further calculating the third derivative of the target position vector from the magnitude of the angular velocity vector and the first derivative of the target position vector.
【0031】また、8は固定直交座標において、上記第
1の角速度算出手段7で算出した角速度を使用して状態
遷移行列を算出する状態遷移行列算出手段、9は1サン
プリング前に予測値算出手段4で算出した予測値を入力
する第1の遅延要素、10は1サンプリング前に予測誤
差算出手段6で算出した予測誤差を入力する第2の遅延
要素、11は1サンプリング前に状態遷移行列算出手段
6で算出した状態遷移行列を入力する第3の遅延要素で
ある。Reference numeral 8 denotes a state transition matrix calculating means for calculating a state transition matrix using the angular velocity calculated by the first angular velocity calculating means 7 in fixed rectangular coordinates, and 9 denotes a predicted value calculating means before one sampling. A first delay element for inputting the prediction value calculated in 4 is a second delay element for inputting the prediction error calculated by the prediction error calculation means 6 one sampling before, and 11 is a state transition matrix calculation before one sampling. This is a third delay element for inputting the state transition matrix calculated by the means 6.
【0032】次に、図1乃至図4を参照して、本発明の
実施の形態1における追尾装置の動作を説明する。図2
乃至図4は第1の角速度算出手段を説明するために必要
な座標系を示す。図2は観測装置を原点O、東方向をx
軸の正X、北方向をy軸の正Y、鉛直上方向をz軸の正
Zとする固定直交座標O−xyzである。Next, the operation of the tracking device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
4 to 4 show a coordinate system necessary for explaining the first angular velocity calculating means. Figure 2 shows the observation device at the origin O and the eastward direction at x
Fixed orthogonal coordinates O-xyz, where X is the axis, Y is the Y axis in the north direction, and Z is the Z axis in the vertical direction.
【0033】また、図3は、目標の追尾中心を原点O、
目標の速度ベクトルをu軸の正U、水平面に平行な面内
で速度ベクトルに垂直で右手方向をv軸の正V、速度ベ
クトルに垂直で下向きをw軸の正Wとする動的直交座標
O−uvwを示したものである。この図において、Pは
動的直交座標O−uvwのu軸回りの角速度、Qは動的
直交座標O−uvwのv軸回りの角速度、Rは動的直交
座標O−uvwのw軸回りの角速度である。FIG. 3 shows that the tracking center of the target is the origin O,
Dynamic orthogonal coordinates in which the target velocity vector is a positive U on the u-axis, a right-hand direction perpendicular to the velocity vector in the plane parallel to the horizontal plane is a positive V on the v-axis, and a downward W perpendicular to the velocity vector is a positive W on the w-axis. It shows O-uvw. In this figure, P is the angular velocity of the dynamic rectangular coordinates O-uvw around the u-axis, Q is the angular velocity of the dynamic rectangular coordinates O-uvw around the v-axis, and R is the dynamic rectangular coordinate O-uvw around the w-axis. Angular velocity.
【0034】図4は、第1の角速度算出手段を説明する
ために必要な目標姿勢角であり、図においてHは速度ベ
クトル上の単位ベクトル、IはベクトルHを水平面上に
射影したベクトル、Jは水平面上における目標の姿勢角
で固定直交座標O−xyzのy軸のYよりベクトルIま
での角度、Kは鉛直面における目標の姿勢角でベクトル
IよりベクトルHまでの角度、Oは固定直交座標O−x
yzの原点、Xはx軸、Yはy軸、Zはz軸である。FIG. 4 shows a target attitude angle required for explaining the first angular velocity calculating means. In the figure, H is a unit vector on the velocity vector, I is a vector obtained by projecting the vector H on a horizontal plane, and J Is the target attitude angle on the horizontal plane, the angle from Y to vector I on the y-axis of the fixed orthogonal coordinates O-xyz, K is the target attitude angle on the vertical plane, the angle from vector I to vector H, and O is the fixed orthogonal. Coordinates O-x
The origin of yz, X is the x axis, Y is the y axis, and Z is the z axis.
【0035】目標姿勢角J、Kの角度をそれぞれα、β
とした時、〔数1〕の関係がある。ただし、Vx、V
y、Vzは、固定直交座標O−xyzにおける目標の速
度ベクトルVのx、y、z軸方向の速度成分である。The angles of the target attitude angles J and K are α and β, respectively.
Then, there is a relationship of [Equation 1]. Where Vx, V
y and Vz are velocity components in the x, y, and z-axis directions of the target velocity vector V at the fixed rectangular coordinates O-xyz.
【0036】[0036]
【数1】 (Equation 1)
【0037】固定直交座標O−xyzの位置〔数2〕と
動的直交座標O−uvwの位置〔数3〕間には, 〔数
4〕の関係がある。〔数4〕における動的直交座標O−
uvwから固定直交座標O−xyzに変換する座標変換
行列Fは〔数5〕である。The relationship [Equation 4] exists between the position [Equation 2] of the fixed rectangular coordinates O-xyz and the position [Equation 3] of the dynamic rectangular coordinates O-uvw. Dynamic Cartesian coordinates O− in [Equation 4]
A coordinate conversion matrix F for converting uvw to fixed rectangular coordinates O-xyz is [Equation 5].
【0038】[0038]
【数2】 (Equation 2)
【0039】[0039]
【数3】 (Equation 3)
【0040】[0040]
【数4】 (Equation 4)
【0041】[0041]
【数5】 (Equation 5)
【0042】[0042]
【外1】 [Outside 1]
【0043】そうすると、ベクトル解析の公式により、
〔数6〕、〔数7〕、〔数8〕、〔数9〕、〔数1
0〕、〔数11〕の関係がある。Then, according to the vector analysis formula,
[Equation 6], [Equation 7], [Equation 8], [Equation 9], [Equation 1]
0] and [Equation 11].
【0044】[0044]
【数6】 (Equation 6)
【0045】[0045]
【数7】 (Equation 7)
【0046】[0046]
【数8】 (Equation 8)
【0047】[0047]
【数9】 (Equation 9)
【0048】[0048]
【数10】 (Equation 10)
【0049】[0049]
【数11】 [Equation 11]
【0050】前提条件として、目標の速度ベクトルの大
きさを一定にし、〔数12〕が成り立つものとする。ま
た、速度ベクトルを回転する角速度を一定とみなし、
〔数13〕が成り立つものとする。また、目標の位置の
推移に無関係な目標進行方向u軸回りの角速度Pを〔数
14〕のように零とみなす。As a precondition, it is assumed that the magnitude of the target velocity vector is fixed and [Equation 12] holds. Also, the angular velocity that rotates the velocity vector is regarded as constant,
It is assumed that [Equation 13] holds. Further, the angular velocity P about the u-axis in the target traveling direction irrelevant to the transition of the target position is regarded as zero as shown in [Equation 14].
【0051】[0051]
【数12】 (Equation 12)
【0052】[0052]
【数13】 (Equation 13)
【0053】[0053]
【数14】 [Equation 14]
【0054】前提条件〔数12〕より、〔数9〕、〔数
10〕は、それぞれ、〔数15〕、〔数16〕のように
なる。Based on the prerequisite [Equation 12], [Equation 9] and [Equation 10] are expressed as [Equation 15] and [Equation 16], respectively.
【0055】[0055]
【数15】 (Equation 15)
【0056】[0056]
【数16】 (Equation 16)
【0057】〔数6〕の両辺を時間微分して、さらに、
前提条件〔数12〕および〔数8〕を用いると、〔数
7〕は、〔数17〕となる。The two sides of [Equation 6] are differentiated with respect to time.
Using the preconditions [Equation 12] and [Equation 8], [Equation 7] becomes [Equation 17].
【0058】[0058]
【数17】 [Equation 17]
【0059】〔数17〕の両辺を時間微分して、前提条
件〔数12〕、〔数13〕および〔数15〕、〔数1
6〕を使用して〔数18〕を得る。The two sides of [Equation 17] are differentiated with respect to time, and preconditions [Equation 12], [Equation 13], [Equation 15], [Equation 1]
6] is used to obtain [Equation 18].
【0060】[0060]
【数18】 (Equation 18)
【0061】さらに〔数18〕に〔数6〕を代入して、
〔数19〕を得る。Further, by substituting [Equation 6] into [Equation 18],
[Equation 19] is obtained.
【0062】[0062]
【数19】 [Equation 19]
【0063】〔数6〕および〔数17〕より、〔数2
0〕を得る。From [Equation 6] and [Equation 17], [Equation 2]
0].
【0064】[0064]
【数20】 (Equation 20)
【0065】〔数20〕および前提条件〔数14〕よ
り、〔数11〕の目標の角速度ベクトルの大きさωは
〔数21〕により得られる。図1の第1の角速度算出手
段は、〔数21〕を用いる。Based on [Equation 20] and the prerequisite [Equation 14], the target angular velocity vector magnitude ω of [Equation 11] is obtained by [Equation 21]. The first angular velocity calculating means in FIG. 1 uses [Equation 21].
【0066】[0066]
【数21】 (Equation 21)
【0067】[0067]
【外2】 [Outside 2]
【0068】[0068]
【数22】 (Equation 22)
【0069】[0069]
【数23】 (Equation 23)
【0070】次に図1の状態遷移行列算出手段を説明す
るために、状態遷移行列の導出を行なっていく。kサン
プリング目の時刻をtk とし、サンプリング間隔Tk を
〔数24〕とする、時刻tk の時の目標の位置ベクトル
を〔数25〕、速度ベクトルを〔数26〕、加速度ベク
トルを〔数27〕として、Next, in order to explain the state transition matrix calculation means of FIG. 1, the state transition matrix will be derived. The k sampling th time and t k, a sampling interval T k and [Equation 24], the position vector of the target at time t k [Equation 25], the velocity vector [Expression 26], the acceleration vector [ Equation 27]
【0071】[0071]
【外3】 [Outside 3]
【0072】[0072]
【数24】 (Equation 24)
【0073】[0073]
【数25】 (Equation 25)
【0074】[0074]
【数26】 (Equation 26)
【0075】[0075]
【数27】 [Equation 27]
【0076】[0076]
【数28】 [Equation 28]
【0077】時刻tk-1 の回りで、位置ベクトル〔数2
5〕、速度ベクトル〔数26〕、加速度ベクトルを〔数
27〕をそれぞれ、解析学の公式により展開を行ない、
5次以上の項を打ち切ると、〔数29〕、〔数30〕、
〔数31〕となる。Around time t k−1 , the position vector [Equation 2]
5], the velocity vector [Equation 26], and the acceleration vector [Equation 27] are respectively developed by analytical formulas.
When terminating the fifth or higher order term, [Equation 29], [Equation 30],
[Equation 31] is obtained.
【0078】[0078]
【数29】 (Equation 29)
【0079】[0079]
【数30】 [Equation 30]
【0080】[0080]
【数31】 (Equation 31)
【0081】サンプリング時刻tk の時の角速度の大き
さをωk-1 とし、〔数29〕、〔数30〕、〔数31〕
をそれぞれ、〔数25〕、〔数26〕、〔数27〕およ
び〔数22〕を用いて表すと、〔数32〕、〔数3
3〕、〔数34〕となる。The magnitude of the angular velocity at the sampling time t k is ω k−1, and [Equation 29], [Equation 30], [Equation 31]
Can be expressed by using [Equation 25], [Equation 26], [Equation 27] and [Equation 22], respectively.
3] and [Equation 34].
【0082】[0082]
【数32】 (Equation 32)
【0083】[0083]
【数33】 [Equation 33]
【0084】[0084]
【数34】 (Equation 34)
【0085】Ιを3行3列の単位行列とした時、〔数3
2〕、〔数33〕、〔数34〕を状態変数ベクトル〔数
28〕を用いて、運動モデルとして〔数35〕のように
表す。When Ι is a unit matrix of 3 rows and 3 columns, [Equation 3
2], [Equation 33] and [Equation 34] are represented as [Equation 35] as a motion model using the state variable vector [Equation 28].
【0086】[0086]
【外4】 [Outside 4]
【0087】[0087]
【数35】 (Equation 35)
【0088】[0088]
【数36】 [Equation 36]
【0089】[0089]
【数37】 (37)
【0090】[0090]
【数38】 (38)
【0091】[0091]
【数39】 [Equation 39]
【0092】[0092]
【外5】 [Outside 5]
【0093】[0093]
【数40】 (Equation 40)
【0094】[0094]
【数41】 [Equation 41]
【0095】[0095]
【数42】 (Equation 42)
【0096】[0096]
【外6】 [Outside 6]
【0097】[0097]
【数43】 [Equation 43]
【0098】上記により、カルマンフィルタの理論に基
づき、〔数44〕、〔数45〕、〔数46〕、〔数4
7〕、〔数48〕から予測処理および平滑処理を行な
う。As described above, based on the theory of the Kalman filter, [Equation 44], [Equation 45], [Equation 46], [Equation 4]
7], and performs a prediction process and a smoothing process from [Equation 48].
【0099】[0099]
【外7】 [Outside 7]
【0100】[0100]
【数44】 [Equation 44]
【0101】[0101]
【数45】 [Equation 45]
【0102】[0102]
【数46】 [Equation 46]
【0103】[0103]
【数47】 [Equation 47]
【0104】[0104]
【数48】 [Equation 48]
【0105】次に、図1及び図5を参照して、本発明の
実施の形態1における追尾装置の処理手順を説明する。
図5に示すフローチャートにおいて、ステップSTを開
始してステップST1の観測値入力へ進み、極座標で与
えられる目標位置情報を固定直交座標に直した観測値ベ
クトルを求める。Next, the processing procedure of the tracking device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the flowchart shown in FIG. 5, step ST is started, and the process proceeds to observation value input in step ST1, where an observation value vector obtained by converting target position information given in polar coordinates into fixed rectangular coordinates is obtained.
【0106】ステップST2のゲイン算出においては、
ステップST1の観測値入力で算出した観測値ベクトル
と、前もって算出してある観測誤差共分散行列とを用い
て〔数46〕に基づきゲイン行列を算出する。次に、ス
テップST3の平滑値算出へ進み、ステップST2のゲ
イン算出で求めたゲイン行列および前もって求めてある
観測値ベクトル、予測値ベクトルを〔数47〕を用いて
平滑値ベクトルを算出する。In the gain calculation in step ST2,
A gain matrix is calculated based on [Equation 46] using the observation value vector calculated by the observation value input in step ST1 and the observation error covariance matrix calculated in advance. Next, the process proceeds to the calculation of the smoothed value in step ST3, and the smoothed value vector is calculated using the gain matrix obtained in the gain calculation in step ST2 and the observation value vector and predicted value vector obtained in advance (Equation 47).
【0107】ステップST4の平滑誤差算出では、〔数
48〕を用いて、ステップST2のゲイン算出で求めた
ゲイン行列と、前もって算出してある予測誤差共分散行
列とから平滑誤差共分散行列を算出する。ステップST
5の予測値算出においては、ステップST3の平滑値算
出で求めた平滑値ベクトルを用い、〔数44〕にしたが
って、1サンプリング後の予測値ベクトルを算出する。In the calculation of the smoothing error in step ST4, the equation (48) is used to calculate the smoothing error covariance matrix from the gain matrix obtained in the gain calculation in step ST2 and the prediction error covariance matrix calculated in advance. I do. Step ST
In the predicted value calculation of 5, the predicted value vector after one sampling is calculated according to [Equation 44] using the smoothed value vector obtained in the smoothed value calculation of step ST3.
【0108】次に、ステップST6の角速度算出では、
ステップST5の予測値算出で算出した予測値ベクトル
を用い、〔数21〕に従って、角速度ベクトルの大きさ
を求めてステップST7へ進む。Next, in calculating the angular velocity in step ST6,
Using the predicted value vector calculated in the predicted value calculation in step ST5, the magnitude of the angular velocity vector is obtained according to [Equation 21], and the process proceeds to step ST7.
【0109】ステップST7の状態遷移行列算出におい
ては、〔数36〕をあらかじめ用意しておき、ステップ
ST6の角速度算出で算出した角速度ベクトルの大きさ
を用い、〔数23〕に従って状態遷移行列を求める。す
なわち、ステップST6の角速度算出で算出した角速度
ベクトルの大きさを〔数36〕に逐次代入していき、状
態遷移行列を求めていく。In calculating the state transition matrix in step ST7, [Equation 36] is prepared in advance, and the state transition matrix is calculated according to [Equation 23] by using the magnitude of the angular velocity vector calculated in the angular velocity calculation in step ST6. . That is, the magnitude of the angular velocity vector calculated in the angular velocity calculation in step ST6 is sequentially substituted into [Equation 36], and a state transition matrix is obtained.
【0110】次に、ステップST8の予測誤差算出にお
いて、ステップST7の状態遷移行列算出で算出した状
態遷移行列と、予め算出してある観測雑音の誤差共分散
行列とを用い、〔数45〕に基づき、予測誤差共分散行
列を算出する。ステップST9では平滑処理を行なうた
めに、更に処理を続ける場合には遅延要素によりステッ
プST1の観測値入力の処理に戻る。Next, in the prediction error calculation in step ST8, the state transition matrix calculated in the state transition matrix calculation in step ST7 and the error covariance matrix of the observation noise calculated in advance are used to calculate [Equation 45]. Based on this, a prediction error covariance matrix is calculated. In step ST9, in order to perform the smoothing process, when the process is further continued, the process returns to the observation value input process in step ST1 due to the delay element.
【0111】以上説明した本実施の形態においては、角
速度を状態推移行列に反映させるため、等速直線運動及
び水平面に平行な面内での等速円運動を含み、3次元空
間における目標の運動を忠実に反映させることができ
る。In the present embodiment described above, in order to reflect the angular velocity in the state transition matrix, the target movement in the three-dimensional space includes the constant velocity linear movement and the constant velocity circular movement in a plane parallel to the horizontal plane. Can be faithfully reflected.
【0112】実施の形態2.次に、図6を参照して、本
発明の実施の形態2における追尾装置の構成を説明す
る。図6において、図1と同様の構成部分には同一符号
が付されており、その説明は省略する。Embodiment 2 Next, with reference to FIG. 6, the configuration of the tracking device according to the second embodiment of the present invention will be described. 6, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0113】図6において図1と異なる構成部分、16
は追尾装置の要求する精度に従い、運動モデル〔数3
6〕における駆動雑音変換行列Γ2 (k)の次数を決め
る駆動雑音次数切替手段であり、〔数37〕の代わりに
下式〔数49〕を用いる。In FIG. 6, components different from those in FIG.
Is a motion model [Equation 3] according to the accuracy required by the tracking device.
6] is a drive noise order switching means for determining the order of the drive noise conversion matrix Γ 2 (k), and uses the following expression [49] instead of [37].
【0114】[0114]
【外8】 [Outside 8]
【0115】[0115]
【数49】 [Equation 49]
【0116】図6の特徴要素である駆動雑音次数切替手
段16は、駆動雑音の要求する精度により、駆動雑音変
換行列〔数49〕を用いて駆動雑音変換行列を算出し、
それを予測誤差算出手段6に入力する。The driving noise order switching means 16, which is a characteristic element of FIG. 6, calculates the driving noise conversion matrix using the driving noise conversion matrix [Equation 49] according to the required accuracy of the driving noise.
This is input to the prediction error calculation means 6.
【0117】次に、図6及び図7を参照して、本発明の
実施の形態1における追尾装置の処理手順を説明する。
図7に示すフローチャートにおいて、ステップSTを開
始してステップST1の観測値入力へ進み、ステップS
T8まで実施の形態1と同様の動作部分には同一符号が
付してあり、再度の説明は省略する。Next, a processing procedure of the tracking device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the flowchart shown in FIG. 7, step ST is started, and the process proceeds to the input of the observation value in step ST1.
The same operation parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference symbols up to T8, and the description thereof will not be repeated.
【0118】図7において、その特徴ステップであるス
テップST8aでは、駆動雑音次数を要求精度に合わせ
て設定し、〔数49〕を用いて駆動雑音変換行列を算出
し、その算出した駆動雑音変換行列をステップST8の
予測誤差算出に入力して、それにより予測誤差共分散行
列を算出する。In FIG. 7, in step ST8a, which is the characteristic step, the driving noise order is set in accordance with the required accuracy, a driving noise conversion matrix is calculated using [Equation 49], and the calculated driving noise conversion matrix is calculated. Is input to the prediction error calculation in step ST8, thereby calculating a prediction error covariance matrix.
【0119】以上説明した本実施の形態においては、駆
動雑音変換行列部分の計算を位置ベクトルの4次微分相
当ではなく、それよりも低い3次微分または2次微分相
当とすることにより、計算量の削減を図ることができ
る。In the present embodiment described above, the calculation of the driving noise conversion matrix portion is not equivalent to the fourth derivative of the position vector, but is equivalent to the third derivative or the second derivative lower than the fourth derivative. Can be reduced.
【0120】実施の形態3.次に、図8を参照して、本
発明の実施の形態3における追尾装置の構成を説明す
る。図8において、図1と同様の構成部分には同一符号
が付されており、その説明は省略する。Embodiment 3 Next, a configuration of a tracking device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 8, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0121】図8において図1と異なる構成部分、17
は第1の角速度算出手段7で算出した角速度ベクトルの
大きさωにより目標の運動状態を判定し、状態推移行列
Φの形状を変える状態遷移行列切替手段であり、等角速
度運動の時の状態推移行列は状態遷移行列算出手段8よ
り算出され、等加速度運動および等速直線運動の時の状
態推移行列は事前に算出しておく。そして、角速度の大
きさから目標の運動状態を判定し、〔数50〕に示すよ
うに、その判定結果から得られた目標の運動状態、すな
わち、等角速度運動、等加速度運動または等速直線運動
の何れかにより、状態推移行列Φを変化させ、それを第
3の遅延要素11に入力する。In FIG. 8, components different from those in FIG.
Is a state transition matrix switching unit that determines the target motion state based on the magnitude ω of the angular velocity vector calculated by the first angular velocity calculation unit 7 and changes the shape of the state transition matrix Φ. The matrix is calculated by the state transition matrix calculation means 8, and the state transition matrix in the case of constant acceleration motion and constant speed linear motion is calculated in advance. Then, the target motion state is determined from the magnitude of the angular velocity, and as shown in [Equation 50], the target motion state obtained from the determination result, that is, the constant angular velocity motion, the constant acceleration motion, or the constant velocity linear motion To change the state transition matrix Φ and input it to the third delay element 11.
【0122】[0122]
【数50】 [Equation 50]
【0123】次に、図8及び図9を参照して、本発明の
実施の形態3における追尾装置の処理手順を説明する。
図9に示すフローチャートにおいて、ステップSTを開
始してステップST1の観測値入力へ進み、実施の形態
1と同様の動作部分には同一符号が付してあり、再度の
説明は省略する。Next, a processing procedure of the tracking device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the flowchart shown in FIG. 9, step ST is started, and the process proceeds to input of an observation value in step ST1. The same reference numerals are given to the same operation parts as in the first embodiment, and the description thereof will not be repeated.
【0124】図9において、その特徴ステップであるス
テップST7aでは、〔数50〕に示すように、等角速
度運動、等加速度運動及び等速直線運動の時の状態遷移
行列を前もって用意しておき、ステップST6の角速度
算出で算出された角速度ベクトルの大きさを元に、目標
の運動を判定して、それに基づき〔数50〕に示す3つ
の式のいずれかを選択し、選択した式をステップST8
の予測誤差算出へ入力して使用する。In FIG. 9, in step ST7a, which is the characteristic step, state transition matrices for constant angular velocity motion, constant acceleration motion, and constant velocity linear motion are prepared in advance as shown in [Equation 50]. The target motion is determined based on the magnitude of the angular velocity vector calculated in the angular velocity calculation in step ST6, and one of the three equations shown in [Equation 50] is selected based on the target motion.
Input to the calculation of the prediction error.
【0125】以上説明した本実施の形態においては、角
速度の大きさにより状態遷移行列を切替えることによっ
て、運動モデルの不一致が少なくなり、目標精度が向上
する。また等角速度運動から等速直線運動または等加速
度運動等の状態遷移行列に切替えることによって、計算
量の削減を図ることができる。In the present embodiment described above, by switching the state transition matrix according to the magnitude of the angular velocity, the mismatch between the motion models is reduced, and the target accuracy is improved. Further, by switching from a constant angular velocity motion to a state transition matrix such as a constant velocity linear motion or a constant acceleration motion, the amount of calculation can be reduced.
【0126】実施の形態4.次に、図10を参照して、
本発明の実施の形態4における追尾装置の構成を説明す
る。図10において、図1と同様の構成部分には同一符
号が付されており、その説明は省略する。以下、図10
において図1と異なる構成部分についてのみ説明する。Embodiment 4 Next, referring to FIG.
A configuration of a tracking device according to Embodiment 4 of the present invention will be described. 10, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, FIG.
Only the components different from those in FIG. 1 will be described.
【0127】[0127]
【外9】 [Outside 9]
【0128】[0128]
【数51】 (Equation 51)
【0129】[0129]
【数52】 (Equation 52)
【0130】[0130]
【数53】 (Equation 53)
【0131】[0131]
【外10】 [Outside 10]
【0132】目標存在期待領域算出手段18で算出した
目標存在期待領域〔数53〕内に存在するか否を判定す
る目標位置情報評価手段である。21は、目標位置情報
評価手段20で判定された目標存在期待領域〔数53〕
内に存在する観測ベクトルが目標存在期待領域〔数5
3〕内の中心であるThis is target position information evaluation means for judging whether or not the target existence expected area [Equation 53] calculated by the target existence expected area calculation means 18 is present. Reference numeral 21 denotes a target existence expected area determined by the target position information evaluation means 20 [Equation 53].
The observation vector existing within the target expected region [Equation 5]
3]
【0133】[0133]
【外11】 [Outside 11]
【0134】次に、図10及び図11を参照して、本発
明の実施の形態4における追尾装置の処理手順を説明す
る。図11に示すフローチャートにおいて、ステップS
Tを開始してステップST1の観測値入力へ進み、実施
の形態1と同様の動作部分には同一符号が付してあり、
再度の説明は省略する。Next, a processing procedure of the tracking device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the flowchart shown in FIG.
After starting T, the process proceeds to the input of observation values in step ST1, and the same operation parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The description will not be repeated.
【0135】図11において、その特徴ステップはステ
ップST1a、ステップST1b及びステップST8b
である。以下、それら各ステップを重点に説明する。ス
テップST8bでは、ステップST8の予測誤差算出か
ら算出された予測誤差共分散行列から〔数52〕を用い
て観測誤差共分散行列を算出して、さらに、ステップS
T5の予測値算出から算出された予測値ベクトルから
〔数52〕を用いて予測観測値ベクトルを算出し、これ
らの観測誤差共分散行列および予測観測値ベクトルより
目標存在期待領域〔数53〕を算出する。In FIG. 11, the characteristic steps are step ST1a, step ST1b and step ST8b.
It is. Hereinafter, each of these steps will be mainly described. In step ST8b, an observation error covariance matrix is calculated from the prediction error covariance matrix calculated from the prediction error calculation in step ST8 by using [Equation 52].
From the predicted value vector calculated from the predicted value calculation at T5, a predicted observed value vector is calculated using [Equation 52], and a target existence expected area [Equation 53] is calculated from the observed error covariance matrix and the predicted observed value vector. calculate.
【0136】ステップST1aでは、ステップST1で
算出された観測値ベクトルがステップST8bの目標存
在期待領域算出から算出された目標存在期待領域〔数5
3〕の領域内に存在するか否かを評価するステップST
1bでは、ステップST1aの目標位置情報評価の結果
算出される目標存在期待領域内の観測値ベクトルの信頼
度を目標存在期待領域〔数53〕内の中心である予測観
測ベクトルの距離に応じて、確率密度より算出し、その
信頼度をステップST2のゲイン算出やステップST3
の平滑値算出へ入力する。In step ST1a, the observation value vector calculated in step ST1 is calculated using the target existence expected area [Equation 5] calculated from the target existence expected area calculation in step ST8b.
Step ST for evaluating whether or not the area exists in the area [3]
In step 1b, the reliability of the observation value vector in the target existence expected area calculated as a result of the target position information evaluation in step ST1a is determined according to the distance of the predicted observation vector that is the center of the target existence expected area [Equation 53]. It is calculated from the probability density, and its reliability is calculated by the gain calculation in step ST2 or step ST3
To calculate the smoothed value of.
【0137】以上説明した本実施の形態においては、目
標存在期待領域を算出して、観測値ベクトルが目標存在
期待領域内に存在するか否かを判定し、信頼度を算出す
ることによって、不要信号環境下においても対処するこ
とができる。In the present embodiment described above, the target existence expected area is calculated, it is determined whether or not the observed value vector exists in the target existence expected area, and the reliability is calculated. This can be dealt with even in a signal environment.
【0138】実施の形態5.次に、図12を参照して、
本発明の実施の形態5における追尾装置の構成を説明す
る。図12において、図1と同様の構成部分には同一符
号が付されており、その説明は省略する。Embodiment 5 FIG. Next, referring to FIG.
A configuration of a tracking device according to Embodiment 5 of the present invention will be described. 12, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0139】図12において図1と異なる構成部分、2
2は第1の角速度算出手段7で算出した角速度ベクトル
の大きさωにより目標の運動状態を判定し、ゲイン行列
を切替えるゲイン行列切替手段である。In FIG. 12, components different from those in FIG.
Reference numeral 2 denotes a gain matrix switching unit that determines a target motion state based on the magnitude ω of the angular velocity vector calculated by the first angular velocity calculation unit 7 and switches a gain matrix.
【0140】次に、図12及び図13を参照して、本発
明の実施の形態5における追尾装置の処理手順を説明す
る。図13に示すフローチャートにおいて、ステップS
Tを開始してステップST1の観測値入力へ進み、実施
の形態1と同様の動作部分には同一符号が付してあり、
再度の説明は省略する。Next, the processing procedure of the tracking device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the flowchart shown in FIG.
After starting T, the process proceeds to the input of observation values in step ST1, and the same operation parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The description will not be repeated.
【0141】図13において、その特徴ステップである
ステップST2aでは、ステップST6の角速度算出か
ら算出された角速度ベクトルの大きさから目標の運動状
態を判定して、前もって〔数50〕の3つの運動状態に
おける状態遷移行列を計算し、さらに、実施の形態1と
同様な手順で、 3つの運動状態のゲインを算出してお
き、目標の要求精度により3 つの運動のゲイン行列を切
替え、それをステップST3及びステップST4に対す
る入力とする。In FIG. 13, in step ST2a, which is the characteristic step, the target motion state is determined from the magnitude of the angular velocity vector calculated from the angular velocity calculation in step ST6. , The gains of the three motion states are calculated in the same procedure as in the first embodiment, and the gain matrices of the three motions are switched according to the required accuracy of the target. And input to step ST4.
【0142】以上説明した本実施の形態においては、角
速度ベクトルの大きさから目標の運動状態を判定し、ゲ
イン行列を切替えるようにしたことにより、予測ベクト
ルの精度のみを向上させたい場合は、ゲイン行列算出の
際の用いる状態遷移行列には、等速直線運動、等加速度
運動の状態遷移行列を用いて、予測ベクトル算出部分の
み等角速度運動の状態遷移行列を用いることにより充分
目的を達成することができる。In the present embodiment described above, the target motion state is determined from the magnitude of the angular velocity vector, and the gain matrix is switched. Achieve the objective sufficiently by using the state transition matrix of constant velocity linear motion and constant acceleration motion as the state transition matrix used for matrix calculation, and using the state transition matrix of constant angular velocity motion only in the prediction vector calculation part. Can be.
【0143】実施の形態6.次に、図14を参照して、
本発明の実施の形態6における追尾装置の構成を説明す
る。図14において、図1と同様の構成部分には同一符
号が付されており、その説明は省略する。Embodiment 6 FIG. Next, referring to FIG.
A configuration of a tracking device according to Embodiment 6 of the present invention will be described. 14, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0144】図14において図1と異なる構成部分、2
3は第1の角速度算出手段7で算出した角速度ベクトル
の大きさωにより目標の運動状態を判定し、サンプリン
グレートを変える第1のサンプリング制御手段である。In FIG. 14, components different from those in FIG.
Reference numeral 3 denotes first sampling control means for determining a target motion state based on the magnitude ω of the angular velocity vector calculated by the first angular velocity calculation means 7 and changing a sampling rate.
【0145】次に、図14及び図15を参照して、本発
明の実施の形態6における追尾装置の処理手順を説明す
る。図15に示すフローチャートにおいて、ステップS
Tを開始してステップST1の観測値入力へ進み、実施
の形態1と同様の動作部分には同一符号が付してあり、
再度の説明は省略する。Next, a processing procedure of the tracking device according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the flowchart shown in FIG.
After starting T, the process proceeds to the input of observation values in step ST1, and the same operation parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The description will not be repeated.
【0146】図15において、その特徴ステップである
ステップST1cでは、ステップST7の角速度算出か
ら算出された角速度ベクトルの大きさから目標の運動状
態を判定し、目標の運動状態がわかった場合は、ステッ
プST1cからステップST8までのサンプリングレー
トを荒くし、目標の運動状態がわからない時は、ステッ
プST1cからステップST8までのサンプリングレー
トを細かくするなどして、サンプリングレートを制御す
る。In FIG. 15, in step ST1c, which is the characteristic step, the target motion state is determined from the magnitude of the angular velocity vector calculated from the angular velocity calculation in step ST7. If the sampling rate from ST1c to ST8 is roughened and the target exercise state is unknown, the sampling rate is controlled by reducing the sampling rate from step ST1c to step ST8.
【0147】以上説明した本実施の形態においては、角
速度ベクトルの大きさから目標の運動状態を判定して、
目標の運動状態がわかったときは、サンプリングレート
を荒くして、計算量の削減を図り、目標の運動状態がわ
からない時は、サンプリングレートを細かくするよう
に、サンプリングレートを変化させることにより、目標
の運動状態を明らかにし、目標精度を向上させる。In the present embodiment described above, the target motion state is determined from the magnitude of the angular velocity vector.
When the target motion state is known, the sampling rate is roughened to reduce the amount of calculation, and when the target motion state is not known, the sampling rate is changed so that the sampling rate is reduced. Clarify the motion state of the target and improve the target accuracy.
【0148】実施の形態7.次に、図16を参照して、
本発明の実施の形態7における追尾装置の構成を説明す
る。図16において、図1と同様の構成部分には同一符
号が付されており、その説明は省略する。Embodiment 7 FIG. Next, referring to FIG.
A configuration of a tracking device according to Embodiment 7 of the present invention will be described. 16, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0149】図16において図1と異なる構成部分、2
4は第1の角速度算出手段7で算出した角速度ベクトル
の大きさωにより目標の運動状態を判定し、駆動雑音量
を変える駆動雑音量切替手段である。In FIG. 16, components different from those in FIG.
Reference numeral 4 denotes a driving noise amount switching unit that determines a target motion state based on the magnitude ω of the angular velocity vector calculated by the first angular velocity calculating unit 7 and changes the driving noise amount.
【0150】次に、図16及び図17を参照して、本発
明の実施の形態7における追尾装置の処理手順を説明す
る。図17に示すフローチャートにおいて、ステップS
Tを開始してステップST1の観測値入力へ進み、実施
の形態1と同様の動作部分には同一符号が付してあり、
再度の説明は省略する。Next, a processing procedure of the tracking device according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the flowchart shown in FIG.
After starting T, the process proceeds to the input of observation values in step ST1, and the same operation parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The description will not be repeated.
【0151】図17において、その特徴ステップである
ステップST8cでは、ステップST6の角速度算出か
ら算出された角速度ベクトルの大きさから目標の運動状
態を判定し、駆動雑音量を決定し、それをステップST
8の予測誤差算出へ入力する。In FIG. 17, in step ST8c, which is the characteristic step, the target motion state is determined from the magnitude of the angular velocity vector calculated from the angular velocity calculation in step ST6, and the amount of driving noise is determined.
8 to the prediction error calculation.
【0152】以上説明した本実施の形態においては、角
速度ベクトルの大きさによって目標の運動状態を判定
し、駆動雑音量を変えることにより目標への追従性を高
くすることができる。In the present embodiment described above, the motion state of the target is determined based on the magnitude of the angular velocity vector, and the followability to the target can be enhanced by changing the amount of driving noise.
【0153】実施の形態8.次に、図18を参照して、
本発明の実施の形態8における追尾装置の構成を説明す
る。図18において、図1と同様の構成部分には同一符
号が付されており、その説明は省略する。Embodiment 8 FIG. Next, referring to FIG.
A configuration of a tracking device according to Embodiment 8 of the present invention will be described. 18, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0154】図18において図1と異なる構成部分、2
5は予測誤差算出手段6で算出した予測誤差により目標
の運動状態を判定し、それにより状態遷移行列算出手段
8からの状態遷移行列を切替える状態遷移行列切替手段
である。In FIG. 18, components different from those in FIG.
Reference numeral 5 denotes a state transition matrix switching unit that determines a target motion state based on the prediction error calculated by the prediction error calculation unit 6 and thereby switches the state transition matrix from the state transition matrix calculation unit 8.
【0155】次に、図18及び図19を参照して、本発
明の実施の形態8における追尾装置の処理手順を説明す
る。図19に示すフローチャートにおいて、ステップS
Tを開始してステップST1の観測値入力へ進み、実施
の形態1と同様の動作部分には同一符号が付してあり、
再度の説明は省略する。Next, a processing procedure of the tracking device according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the flowchart shown in FIG.
After starting T, the process proceeds to the input of observation values in step ST1, and the same operation parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The description will not be repeated.
【0156】図19において、その特徴ステップである
ステップST7bでは、ステップST8の予測誤差算出
から予測誤差により、目標の運動状態を判定し、前もっ
て用意してある〔数50〕の等角速度運動、等加速度運
動及び等速直線運動の時の状態遷移行列の内1つを選択
し、その選択された式をステップST8の予測誤差算出
へ入力する。In FIG. 19, in step ST7b, which is the characteristic step, the target motion state is determined from the prediction error calculation in step ST8 based on the prediction error, and the constant angular velocity motion of [Formula 50] prepared in advance is used. One of the state transition matrices at the time of the acceleration motion and the constant velocity linear motion is selected, and the selected expression is input to the prediction error calculation of step ST8.
【0157】以上説明した本実施の形態においては、予
測誤差から目標の運動状態を判定し、その判定に従い状
態遷移行列を切替えることによって、運動モデルの不一
致が少なくなり、目標精度が向上する。また等角速度運
動から等速直線運動または等加速度運動の状態遷移行列
に切替えることによって、計算量を削減することができ
る。In the present embodiment described above, the target motion state is determined from the prediction error, and the state transition matrix is switched according to the determination, thereby reducing the mismatch between the motion models and improving the target accuracy. Further, by switching from the constant angular velocity motion to the state transition matrix of the constant velocity linear motion or the constant acceleration motion, the calculation amount can be reduced.
【0158】実施の形態9.次に、図20を参照して、
本発明の実施の形態9における追尾装置の構成を説明す
る。図20において、図1と同様の構成部分には同一符
号が付されており、その説明は省略する。Embodiment 9 FIG. Next, referring to FIG.
The configuration of a tracking device according to Embodiment 9 of the present invention will be described. 20, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0159】図20において図1と異なる構成部分、2
6は予測誤差算出手段6で算出した予測誤差により目標
の運動状態を判定し、その判定に従いサンプリングレー
トを変えるようにした第2のサンプリング制御手段であ
る。In FIG. 20, components different from those in FIG.
Reference numeral 6 denotes second sampling control means for determining a target exercise state based on the prediction error calculated by the prediction error calculation means 6 and changing the sampling rate according to the determination.
【0160】次に、図20及び図21を参照して、本発
明の実施の形態9における追尾装置の処理手順を説明す
る。図21に示すフローチャートにおいて、ステップS
Tを開始してステップST1の観測値入力へ進み、実施
の形態1と同様の動作部分には同一符号が付してあり、
再度の説明は省略する。Next, a processing procedure of the tracking device according to the ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the flowchart shown in FIG.
After starting T, the process proceeds to the input of observation values in step ST1, and the same operation parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The description will not be repeated.
【0161】図21において、その特徴ステップである
ステップST1dでは、ステップST8の予測誤差算出
から算出された予測誤差から目標の運動状態を判定し、
目標の運動状態がわかったときは、ステップST1dか
らステップST8までのサンプリングレートを荒くし、
目標の運動状態がわからない時は、ステップST1dか
らステップST8までのサンプリングレートを細かくす
るよう、サンプリングレートを制御する。In FIG. 21, in step ST1d, which is the characteristic step, the target exercise state is determined from the prediction error calculated from the prediction error calculation in step ST8.
When the target exercise state is known, the sampling rate from step ST1d to step ST8 is increased,
When the target exercise state is not known, the sampling rate is controlled so as to make the sampling rate from step ST1d to step ST8 fine.
【0162】以上説明した本実施の形態においては、予
測誤差から目標の運動状態を判定し、目標の運動状態が
わかったときは、サンプリングレートを荒くして計算量
の削減を図り、目標の運動状態がわからないときは、サ
ンプリングレートを細かくするようにしたことにより、
目標の運動状態を明らかにして目標精度を向上させる。In the present embodiment described above, the target motion state is determined from the prediction error, and when the target motion state is known, the sampling rate is roughened to reduce the amount of calculation, and the target motion state is reduced. If you do not know the state, by making the sampling rate finer,
Clarify the motion state of the target and improve the target accuracy.
【0163】尚、本発明の実施の形態における追尾装置
は、ハードウェアで構成しても、ソフトウェアで構成し
てもよく、いずれにしても、添付図面のフローチャート
に示すように動作させるものであればよい。Incidentally, the tracking device in the embodiment of the present invention may be constituted by hardware or software, and in any case, it operates as shown in the flowchart of the attached drawings. I just need.
【0164】[0164]
【発明の効果】請求項1に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に目標進行方向の速度を一
定にして動的直交座標に対する座標変換を不要とし、ア
ルゴリズムを固定直交座標のみにより構成して簡単にす
るようにしたことにより、計算機資源を大きく削減する
ことができるとともに、角速度を状態推移行列に反映さ
せるため、等速直線運動及び水平面に平行な面内での等
速円運動を含み、3次元空間における目標の運動を忠実
に反映させることが可能である。The tracking device according to the first aspect of the present invention is configured as described above, and in particular, makes the speed in the target traveling direction constant, eliminates the need for coordinate transformation for dynamic rectangular coordinates, and uses a fixed orthogonal algorithm. By simplifying the configuration by using only coordinates, computer resources can be greatly reduced.In addition, in order to reflect the angular velocity in the state transition matrix, constant velocity linear motion and in a plane parallel to the horizontal plane It is possible to faithfully reflect the motion of the target in the three-dimensional space, including the fast-circle motion.
【0165】請求項2に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に駆動雑音変換行列部分の
計算を位置ベクトルの4次微分相当ではなく、それより
も低い3次微分または2次微分相当とすることにより、
計算量の削減を図ることができる。The tracking device according to the second aspect of the present invention is configured as described above. In particular, the calculation of the driving noise conversion matrix portion is not equivalent to the fourth derivative of the position vector, but is lower than the third derivative or the third derivative. By taking the second derivative equivalent,
The amount of calculation can be reduced.
【0166】請求項3に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に角速度の大きさにより状
態遷移行列を切替えることによって、運動モデルの不一
致が少なくなり、目標精度が向上する。また等角速度運
動から等速直線運動または等加速度運動等の状態遷移行
列に切替えることによって、計算量の削減を図ることが
できる。The tracking device according to the third aspect of the present invention is configured as described above. In particular, by switching the state transition matrix according to the magnitude of the angular velocity, the mismatch between the motion models is reduced, and the target accuracy is improved. . Further, by switching from a constant angular velocity motion to a state transition matrix such as a constant velocity linear motion or a constant acceleration motion, the amount of calculation can be reduced.
【0167】請求項4に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に目標存在期待領域を算出
して、観測値ベクトルを目標存在期待領域内に存在する
か否かを判定し、信頼度を算出することによって、不要
信号環境下においても対処することができる。The tracking device according to a fourth aspect of the present invention is configured as described above, and particularly calculates a target existence expected area to determine whether or not the observed value vector exists in the target existence expected area. However, by calculating the reliability, it is possible to cope with the unnecessary signal environment.
【0168】請求項5に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に角速度ベクトルの大きさ
から目標の運動状態を判定し、ゲイン行列を切替えるよ
うにしたことにより、予測ベクトルの精度のみを向上さ
せたい場合は、ゲイン行列算出の際に用いる状態遷移行
列には、等速直線運動かまたは等加速度運動の状態遷移
行列を用い、予測ベクトル算出部分のみ等角速度運動の
状態遷移行列を用いるようにしたことにより容易に実現
することができる。The tracking device according to the fifth aspect of the present invention is configured as described above, and particularly, by judging the target motion state from the magnitude of the angular velocity vector and switching the gain matrix, the prediction vector If it is desired to improve only the accuracy of the motion vector, the state transition matrix used for calculating the gain matrix should be a constant velocity linear motion or a constant acceleration motion. This can be easily realized by using a matrix.
【0169】請求項6に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に角速度ベクトルの大きさ
から目標の運動状態を判定して、目標の運動状態がわか
ったときは、サンプリングレートを荒くして計算量の削
減を図り、目標の運動状態がわからない時は、サンプリ
ングレートを細かくするようサンプリングレートを変化
させるようにしたことにより、目標の運動状態が明らか
になり、目標精度も向上する。The tracking device according to the invention according to claim 6 is configured as described above, and in particular, determines the motion state of the target from the magnitude of the angular velocity vector, and performs sampling when the motion state of the target is known. By reducing the amount of calculation by roughing the rate, and when the target motion state is not known, the sampling rate is changed to make the sampling rate finer, so that the target motion state becomes clear and the target accuracy is also improved. improves.
【0170】請求項7に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に角速度ベクトルの大きさ
によって目標の運動状態を判定し、駆動雑音量を変える
ことにより目標への追従性を高くする。The tracking device according to the invention of claim 7 is configured as described above, and in particular, determines the motion state of the target based on the magnitude of the angular velocity vector, and changes the amount of drive noise to follow the target. Higher.
【0171】請求項8に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に予測誤差から目標の運動
状態を判定し、その判定に従い状態遷移行列を切替える
ことによって、運動モデルの不一致が少なくなり、目標
精度が向上するとともに、等角速度運動から等速直線運
動または等加速度運動の状態遷移行列に切替えるように
したことにより、計算量を削減することができる。The tracking device according to the eighth aspect of the present invention is configured as described above, and in particular, determines the target motion state from the prediction error, and switches the state transition matrix in accordance with the judgment, thereby obtaining a discrepancy between the motion models. Is reduced, the target accuracy is improved, and the amount of calculation can be reduced by switching from a constant angular velocity motion to a constant speed linear motion or constant acceleration motion state transition matrix.
【0172】請求項9に記載の発明にかかる追尾装置
は、上記のように構成し、特に予測誤差から目標の運動
状態を判定し、サンプリングレートを変化させることに
よって、目標の運動状態がわかっている時は、サンプリ
ングレートを荒くして計算量を削減することができると
ともに、目標の運動状態がわからない時は、サンプリン
グレートを細かくするようにしたことにより、目標の運
動状態が明らかとなり、目標精度が向上する。The tracking device according to the ninth aspect of the present invention is configured as described above, and particularly, the motion state of the target is determined from the prediction error, and the motion state of the target is determined by changing the sampling rate. When the target is in motion, the sampling rate can be reduced and the amount of calculation can be reduced. Is improved.
【図1】 本発明の実施の形態1における追尾装置の構
成を示すブロック図、FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a tracking device according to a first embodiment of the present invention;
【図2】 本発明の実施の形態おける追尾装置で用いら
れる固定直交座標系を示す図、FIG. 2 is a diagram showing a fixed rectangular coordinate system used in the tracking device according to the embodiment of the present invention;
【図3】 従来の追尾装置で用いられる動的直交座標系
を示す図、FIG. 3 is a diagram showing a dynamic rectangular coordinate system used in a conventional tracking device;
【図4】 従来の追尾装置で用いられる動的直交座標系
の目標姿勢角を示す図、FIG. 4 is a diagram showing a target attitude angle in a dynamic rectangular coordinate system used in a conventional tracking device;
【図5】 本発明の実施の形態1における追尾装置の動
作を表すフローチャートを示す図、FIG. 5 is a diagram showing a flowchart representing an operation of the tracking device according to the first embodiment of the present invention;
【図6】 本発明の実施の形態2における追尾装置の構
成を示すブロック図、FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to Embodiment 2 of the present invention;
【図7】 本発明の実施の形態2における追尾装置の動
作を表すフローチャートを示す図、FIG. 7 is a diagram showing a flowchart illustrating an operation of the tracking device according to the second embodiment of the present invention;
【図8】 本発明の実施の形態3における追尾装置の構
成を示すブロック図、FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to a third embodiment of the present invention;
【図9】 本発明の実施の形態3における追尾装置の動
作を表すフローチャートを示す図、FIG. 9 is a flowchart showing an operation of the tracking device according to the third embodiment of the present invention;
【図10】 本発明の実施の形態4における追尾装置の
構成を示すブロック図、FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to a fourth embodiment of the present invention;
【図11】 本発明の実施の形態4における追尾装置の
動作を表すフローチャートを示す図、FIG. 11 is a flowchart showing an operation of the tracking device according to the fourth embodiment of the present invention;
【図12】 本発明の実施の形態5における追尾装置の
構成を示すブロック図、FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to Embodiment 5 of the present invention;
【図13】 本発明の実施の形態5における追尾装置の
動作を表すフローチャートを示す図、FIG. 13 is a flowchart showing an operation of the tracking device according to the fifth embodiment of the present invention;
【図14】 本発明の実施の形態6における追尾装置の
構成を示すブロック図、FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a tracking device according to a sixth embodiment of the present invention;
【図15】 本発明の実施の形態6における追尾装置の
動作を表すフローチャートを示す図、FIG. 15 is a flowchart showing an operation of the tracking device according to the sixth embodiment of the present invention;
【図16】 本発明の実施の形態7における追尾装置の
構成を示すブロック図、FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to a seventh embodiment of the present invention;
【図17】 本発明の実施の形態7における追尾装置の
動作を表すフローチャートを示す図、FIG. 17 is a diagram showing a flowchart representing an operation of the tracking device according to the seventh embodiment of the present invention;
【図18】 本発明の実施の形態8における追尾装置の
構成を示すブロック図、FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to Embodiment 8 of the present invention;
【図19】 本発明の実施の形態8における追尾装置の
動作を表すフローチャートを示す図、FIG. 19 is a diagram showing a flowchart representing an operation of the tracking device according to the eighth embodiment of the present invention;
【図20】 本発明の実施の形態9における追尾装置の
構成を示すブロック図、FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to Embodiment 9 of the present invention;
【図21】 本発明の実施の形態9における追尾装置の
動作を表すフローチャートを示す図、FIG. 21 is a view showing a flowchart representing an operation of the tracking device according to the ninth embodiment of the present invention;
【図22】 従来の追尾装置の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 22 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional tracking device.
1 観測手段、 2 ゲイン行列算出手段、 3 平滑
値算出手段、4 予測値算出手段、 5 平滑誤差算出
手段、 6 予測誤差算出手段、7 第1の角速度算出
手段、 8 第1の状態遷移行列算出手段、9 第1の
遅延要素、 10 第2の遅延要素、 11 第3の遅
延要素、12 第4の遅延要素、 13 第2の角速度
算出手段、14 座標変換行列算出手段、15 駆動手
段、 16 駆動雑音次数切替手段 17 状態遷移行列切替手段、 18 目標存在期待領
域算出手段、19 第5の遅延要素、20 目標位置情
報評価手段、21 信頼度算出手段、22 ゲイン行列
切替手段、 23 第1のサンプリング制御手段、24
駆動雑音量切替手段、 25 第2の状態遷移行列切
替手段、26 第2のサンプリング制御手段、 31
観測手段、32 ゲイン行列算出手段、 33 平滑値
算出手段、 34 予測値算出手段 35 平滑誤差算出手段、 36 予測誤差算出手段、
38 状態遷移行列算出手段、39 第1の遅延要素、
40 第2の遅延要素 41 第3の遅延要素、 42 第4の遅延要素、43
第2の角速度算出手段 44 座標変換行列算出手段、45 駆動手段。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Observation means, 2 Gain matrix calculation means, 3 Smooth value calculation means, 4 Prediction value calculation means, 5 Smooth error calculation means, 6 Prediction error calculation means, 7 First angular velocity calculation means, 8 First state transition matrix calculation Means, 9 first delay element, 10 second delay element, 11 third delay element, 12 fourth delay element, 13 second angular velocity calculating means, 14 coordinate transformation matrix calculating means, 15 driving means, 16 Driving noise order switching means 17 State transition matrix switching means, 18 Target existence expected area calculation means, 19 Fifth delay element, 20 Target position information evaluation means, 21 Reliability calculation means, 22 Gain matrix switching means, 23 First Sampling control means, 24
Drive noise amount switching means, 25 second state transition matrix switching means, 26 second sampling control means, 31
Observation means, 32 gain matrix calculation means, 33 smooth value calculation means, 34 prediction value calculation means 35 smoothing error calculation means, 36 prediction error calculation means,
38 state transition matrix calculating means, 39 first delay element,
40 second delay element 41 third delay element, 42 fourth delay element, 43
Second angular velocity calculating means 44 coordinate transformation matrix calculating means, 45 driving means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 宮川 哲伸 (56)参考文献 特開 昭61−169786(JP,A) 特開 平9−297176(JP,A) 特開 平2−85788(JP,A) 特開 平2−53317(JP,A) 特開 平2−17485(JP,A) 特開 平5−126951(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page Examiner Tetsunobu Miyagawa (56) References JP-A-61-169786 (JP, A) JP-A-9-297176 (JP, A) JP-A-2-85788 (JP, A) JP-A-2-53317 (JP, A) JP-A-2-17485 (JP, A) JP-A-5-126951 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7/00-7/42 G01S 13/00-13/95
Claims (9)
イン行列を算出するゲイン行列算出手段と、目標の位置
・速度・加速度などの目標運動諸元の平滑値を算出する
平滑値算出手段と、現時刻より1サンプリング後の目標
の運動諸元の予測値を算出する予測値算出手段と、前記
平滑値算出手段で算出した平滑値の誤差を算出する平滑
誤差算出手段と、前記予測値算出手段で算出した予測値
の誤差を算出する予測誤差算出手段と、目標速度ベクト
ル方向の角速度を0、目標の速度ベクトルを回転させる
角速度を一定、目標進行方向の速度を一定にするという
前提条件を用い前記予測値算出手段で算出した予測値を
元に角速度を算出し、さらに角速度ベクトルの大きさと
目標位置の1次微分ベクトルとから目標位置ベクトルの
3次微分を算出する第1の角速度算出手段と、前記第1
の角速度算出手段で算出した角速度を使用して状態遷移
行列を算出する状態遷移行列算出手段とを備え、前記各
手段は固定直交座標においてそれぞれの動作を行なうよ
うにしたことを特徴とする追尾装置。1. Observing means for observing target position information, gain matrix calculating means for calculating a gain matrix, and smoothing value calculating means for calculating smoothed values of target motion parameters such as a target position, velocity, and acceleration. Prediction value calculation means for calculating a prediction value of a target motion specification after one sampling from the current time; smoothing error calculation means for calculating an error of a smoothed value calculated by the smoothing value calculation means; A prediction error calculating means for calculating an error of the predicted value calculated by the means, and a precondition that an angular velocity in a target velocity vector direction is 0, an angular velocity for rotating a target velocity vector is constant, and a velocity in a target traveling direction is constant. Calculating an angular velocity based on the predicted value calculated by the predicted value calculating means, and further calculating a third derivative of the target position vector from the magnitude of the angular velocity vector and the first differential vector of the target position. First angular velocity calculating means;
A state transition matrix calculating means for calculating a state transition matrix using the angular velocity calculated by the angular velocity calculating means, wherein each of the means performs each operation in fixed rectangular coordinates. .
速度を元に、固定直交座標において駆動雑音の次数を切
替える駆動雑音次数切替手段を付加することを特徴とす
る請求項1記載の追尾装置。2. A tracking device according to claim 1, further comprising a drive noise order switching means for switching the order of drive noise in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by said first angular velocity calculation means. .
速度を元に、固定直交座標において状態遷移行列を切替
える第1の状態遷移行列切替手段を付加することを特徴
とする請求項1記載の追尾装置。3. The apparatus according to claim 1, further comprising a first state transition matrix switching unit that switches a state transition matrix in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by the first angular velocity calculation unit. Tracking device.
出手段で算出した予測誤差を元に目標存在期待領域を算
出する目標存在期待領域算出手段と、前記目標存在期待
領域算出手段で算出した目標存在期待領域および前記観
測手段で観測した目標位置情報を元に目標存在期待領域
内目標位置情報を抽出する目標位置情報評価手段と、前
記目標位置情報評価手段で抽出した目標存在期待領域内
目標位置情報を元に目標存在期待領域内目標位置情報の
信頼度を算出する信頼度算出手段とを付加し、前記各手
段は固定直交座標においてそれぞれの動作を行なうよう
にしたことを特徴とする請求項1記載の追尾装置。4. The tracking device further comprises: a target existence expected area calculating means for calculating a target existence expected area based on the prediction error calculated by the prediction error calculating means; and a target calculated by the target existence expected area calculating means. Target position information evaluation means for extracting target position information in the target presence expected area based on the presence expected area and the target position information observed by the observation means, and a target position in the target existence expected area extracted by the target position information evaluation means And a reliability calculating means for calculating the reliability of the target position information in the target existence expected area based on the information, wherein each means performs each operation in fixed rectangular coordinates. 2. The tracking device according to 1.
速度を元に、固定直交座標においてゲイン行列を切替え
るゲイン行列切替手段を付加することを特徴とする請求
項1記載の追尾装置。5. The tracking device according to claim 1, further comprising gain matrix switching means for switching a gain matrix in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by said first angular velocity calculation means.
速度を元に、固定直交座標においてサンプリングレート
を切替える第1のサンプリング制御手段を付加すること
を特徴とする請求項1記載の追尾装置。6. A tracking device according to claim 1, further comprising a first sampling control means for switching a sampling rate in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by said first angular velocity calculation means.
速度を元に、固定直交座標において駆動雑音の大きさを
切替える駆動雑音量切替手段を付加することを特徴とす
る請求項1記載の追尾装置。7. The tracking device according to claim 1, further comprising a drive noise amount switching unit for switching the magnitude of the drive noise in fixed rectangular coordinates based on the angular velocity calculated by the first angular velocity calculation unit. apparatus.
差を元に、固定直交座標において第2の状態遷移行列を
切替える状態遷移行列切替手段を付加することを特徴と
する請求項1記載の追尾装置。8. The tracking system according to claim 1, further comprising a state transition matrix switching unit that switches a second state transition matrix in fixed rectangular coordinates based on the prediction error calculated by the prediction error calculation unit. apparatus.
差を元に、固定直交座標においてサンプリングレートを
切替える第2のサンプリング制御手段を付加することを
特徴とする請求項1記載の追尾装置。9. The tracking device according to claim 1, further comprising a second sampling control unit that switches a sampling rate in fixed rectangular coordinates based on the prediction error calculated by the prediction error calculation unit.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP02803098A JP3333131B2 (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Tracking device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02803098A JP3333131B2 (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Tracking device |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP02803098A Expired - Fee Related JP3333131B2 (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Tracking device |
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