JP3583666B2 - 追尾装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダセンサによる目標追尾技術に係り、座標系を選択し選択した座標系で追尾処理を行う追尾装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の追尾装置では、追尾処理する座標系を選択し、選択した座標系で追尾処理し、目標の運動諸元を推定するようになされている。
図１１は、Ｓ． Ｓ． Ｂｌａｃｋｍａｎ， ”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｔａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｒａｄａｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ， Ｄｅｄｈａｍ， １９８６に示された追尾装置の構成を示すブロック図である。なお、図１１に示す構成の追尾装置を説明するために、サンプリング時刻ｔｋにおける目標の観測値ベクトルをＣｋとおく。
【０００３】
追尾装置は、図１１に示すように、ゲート内外判定手段３０の出力を入力し、追尾目標の運動緒元を出力する追尾フィルタ手段１０と、追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域を出力するゲート算出手段２０と、追尾ゲート内の観測値ベクトルを抽出するゲート内外判定手段３０とから構成される。
【０００４】
ここで、追尾フィルタ手段１０では、まず、追尾処理を行う座標系を選択する。選択した座標系に基づき追尾フィルタの状態変数を定義し、運動緒元の推定を行う。ただし、これは運用前に行う処理であって、一度座標系を決定すると、変更することはない。ここでは、座標系として北基準直交座標系を選択したものとして説明を行う。
【０００５】
追尾フィルタ手段１０は、後述するゲート内外判定手段３０において北基準直交座標系に変換されたレーダからの観測値ベクトルを入力し、観測値ベクトルが得られた時刻における追尾目標の運動緒元を推定する平滑部１０１と、平滑部１０１の出力を単位時間遅延する遅延要素１０２と、単位時間遅延された平滑部１０１の出力を入力し、１サンプル先の追尾目標の運動緒元を推定する予測部１０３とから構成される。なお、運動緒元とは、追尾目標の北基準直交座標系における、位置、速度などを表す。
【０００６】
ゲート算出手段２０は、追尾フィルタ手段１０の出力を入力し、追尾目標の次の観測値ベクトルが得られる領域とその中心で定まる追尾ゲートを出力する。
【０００７】
ゲート内外判定手段３０は、ゲート算出手段２０の出力を入力し、レーダからの観測値ベクトルのうち追尾ゲート内の観測値ベクトルを抽出する。
【０００８】
次に、上記構成に係る動作について図１２に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、ＳＴ４０では、運用前に追尾処理する座標系を選択する。選択した座標系に基づき、追尾目標の状態変数ベクトル、すなわち推定の対象となる運動緒元を定義する。これと同時に、運動モデル、観測モデルを定義する。
ここで、運動モデルとは、追尾目標の運動を仮定した場合に、追尾目標の状態変数ベクトルがどのように時間的に推移するかを記述するものである。
また、観測モデルとは、追尾目標をレーダなどで観測する場合の観測値ベクトルと追尾目標の状態変数、観測誤差の関係を記述するものである。
【０００９】
ＳＴ０では、レーダからの観測値ベクトルを入力する。このとき、観測値ベクトルは極座標系で定義されたものである。ここでは、極座標系における観測値ベクトルをＣｋとおく。ここで、添え字ｋは観測値ベクトルがサンプリング時刻ｔｋにおいて得られたものであることを表す。
【００１０】
ＳＴ１０ｃでは、追尾フィルタ手段１０の予測部１０３により、観測値ベクトルが得られたサンプリング時刻に基づいてサンプリング間隔を算出し、サンプリング時刻ｔｋにおける観測値ベクトルが得られる前の運動緒元の推定値を予測値として出力する。予測値とその誤差共分散行列を、予測値ベクトルＡｋ（−）、予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と呼ぶ。
【００１１】
ＳＴ２０では、ゲート算出手段２０が追尾フィルタ手段１０の出力を入力し、追尾目標の観測値ベクトルが得られる有効範囲と中心を算出する。追尾ゲートの中心およびその領域をそれぞれＤｋ（−）、Ｓｋ（−）とおく。
【００１２】
ＳＴ３０では、ゲート内外判定手段３０が、ゲート算出手段２０で得た領域内にある観測値ベクトルを抽出する。ゲート内外判定手段３０ではゲート内の観測値ベクトルを抽出し、極座標における観測値ベクトルＣｋ、北基準直交座標における観測値ベクトルＤｋを出力する。
なお、領域内に複数の観測値ベクトルがある場合には、様々な処理方法が考えられるが、ここでは、後述するゲート算出部の中心に最も近い観測値ベクトルを追尾処理の対象とする。
【００１３】
ＳＴ１０ｃでは、平滑部１０１により、ゲート内外判定手段３０により抽出された観測値ベクトルＤｋを入力し、観測値ベクトルＤｋが得られた後における運動緒元の推定値とその誤差共分散を算出する。これらをそれぞれ平滑値ベクトルＡｋ（＋）、平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）と呼ぶ。
【００１４】
そして、処理終了でない場合は、ＳＴ１０ｂにおいて、遅延要素１０２より、ＳＴ１０ａで得た平滑値ベクトルＡｋ（＋）、平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）を単位時間遅延し、ＳＴ０へ戻る。他方、処理終了である場合は終了する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の追尾装置は、上述したように、まず、運用前に座標系を選択し、選択した座標系において追尾処理を行うようになされている。しかし、選択する座標系における追尾処理の際、選択座標が北基準直交座標系あるいは極座標系のいずれにおいても一長一短がある。例えば北基準直交座標系では、運動モデルの記述は正確であるが、観測モデルは正確に描写できない。この影響は遠方目標追尾時や角度誤差が大きい場合に現れる。また、極座標系では、観測モデルの記述は正確である反面、運動モデルは正確に描写できない。この影響は近接目標追尾時や低サンプリングレートの場合に現れる。
【００１６】
この発明は、以上のような問題点を解決するためのものであり、追尾条件によって特性の好ましい座標系の追尾出力を選択し追尾性能の維持を図ることができる追尾装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る追尾装置は、入力される追尾目標の観測値ベクトルのうち、追尾ゲート内に存在する観測値ベクトルを抽出して出力するゲート内外判定手段と、上記ゲート内外判定手段を介して入力される追尾目標の観測値ベクトルに基づいて北基準直交座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する北基準直交座標系追尾フィルタ手段と、上記ゲート内外判定手段を介して入力される追尾目標の観測値ベクトルに基づいて極座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する極座標系追尾フィルタ手段と、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択する追尾出力選択手段と、上記追尾出力選択手段の出力に基づいて追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域の追尾ゲートを算出して上記ゲート内外判定手段に出力するゲート算出手段とを備えたものである。
【００１８】
また、上記追尾出力選択手段は、レーダの角度精度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とするものである。
【００１９】
また、上記追尾出力選択手段は、追尾処理のサンプリング数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とするものである。
【００２０】
また、上記追尾出力選択手段は、追尾目標の推定速度及び追尾処理のサンプリング数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、上記追尾出力選択手段は、出力のうち、予測値ベクトルについて、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系及び極座標系の追尾フィルタ手段の出力を重み付け統合することを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図を用いて説明する。
なお、説明のため、サンプリング時間ｔｋでの極座標における目標の観測値ベクトルをＣｋ、追尾目標の状態変数ベクトルをＢｋ、北基準直交座標における目標の観測値ベクトルをＤｋ、状態変数ベクトルをＡｋとする。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
この追尾装置は、図１に示すように、レーダから得られる観測値ベクトルのうち、追尾ゲート内の観測値ベクトルを入力し、北基準直交座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する追尾フィルタ手段１と、追尾ゲート内の観測値ベクトルを入力し、極座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する追尾フィルタ手段２と、北基準直交座標系および極座標系における追尾フィルタ手段１及び２の出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標または極座標のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する追尾出力選択手段３と、追尾出力選択手段３の出力を入力し、追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域の追尾ゲートを算出して出力するゲート算出手段４と、観測値ベクトルのうち追尾ゲート内に存在するものを抽出するゲート内外判定手段５とから構成される。
【００２４】
ここで、上記追尾フィルタ手段１では、北基準直交座標系に基づき追尾フィルタの状態変数を定義し、運動緒元の推定を行う。追尾フィルタ手段１の機能そのものは従来例の追尾フィルタ手段と変わらなく、平滑値、予測値を出力する。
すなわち、追尾フィルタ手段１は、観測値ベクトルが得られた時刻における追尾目標の運動緒元を推定する平滑部１１と、平滑部１１の出力を単位時間遅延する遅延要素１２と、単位時間遅延された平滑部１１の出力を入力し、１サンプル先の追尾目標の運動緒元を推定する予測部１３とから構成される。
なお、運動緒元とは、追尾目標の北基準直交座標系における、位置、速度などを表す。
【００２５】
また、上記追尾フィルタ手段２は、極座標系で状態変数ベクトルを定義し、運動緒元の推定を行う。追尾フィルタ手段２の機能そのものは従来例の追尾フィルタ手段と変わらなく、平滑値、予測値を出力する。
すなわち、追尾フィルタ手段２は、観測値ベクトルが得られた時刻における追尾目標の運動緒元を推定する平滑部２１と、平滑部の出力を単位時間遅延する遅延要素２２と、単位時間遅延された平滑部２１の出力を入力し、１サンプル先の追尾目標の運動緒元を推定する予測部２３とから構成される。
【００２６】
また、上記追尾出力選択手段３は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択する。
【００２７】
また、上記ゲート算出手段４は、追尾出力選択手段３の出力を入力し、追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域について追尾出力選択手段３において選択された追尾出力の座標系に基づいて出力する。
【００２８】
また、上記ゲート算出手段４では、極座標ゲート算出部４１と北基準直交座標ゲート算出部４２を備えており、追尾出力選択手段３の選択結果により、いずれかのゲート算出部が機能し、選択された座標系に基づいて追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域と中心で定まる追尾ゲートを算出して出力する。
【００２９】
さらに、上記ゲート内外判定手段は、ゲート算出手段４の出力を入力し、レーダより得られる観測値ベクトルのうち、追尾ゲート内に存在する観測値ベクトルを抽出する。すなわち、ゲート内外判定手段５では、追尾出力選択手段３の選択結果により、選択された座標系に基づいて追尾ゲート内の観測値ベクトルを抽出する。
【００３０】
次に、上記構成に係る動作を図２のフローチャートに沿って説明する。
まず、ＳＴ０では、レーダからの観測値ベクトルを入力する。このとき、観測値ベクトルは極座標系で定義されたものである。この観測値ベクトルをここではＣｋとおく。ここで、添え字ｋは観測値ベクトルがサンプリング時刻ｔｋにおいて得られたものであることを表す。
【００３１】
ＳＴ１ｃでは、北基準直交座標系で定義された予測部１３が遅延要素１２の出力を入力し、観測値ベクトルのサンプリング時刻からサンプリング間隔を算出し、サンプリング時刻ｔｋにおける観測値ベクトルが得られる前の運動緒元の推定値を予測値として出力する。予測値とその誤差共分散行列を予測値ベクトルＡｋ（−）、予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と呼ぶ。
【００３２】
ＳＴ２ｃでは、極座標系で定義された予測部２３が遅延要素２２の出力を入力し、観測値ベクトルのサンプリング時刻からサンプリング間隔を算出し、サンプリング時刻ｔｋにおける観測値ベクトルが得られる前の運動緒元の推定値を予測値として出力する。予測値とその誤差共分散行列を予測値ベクトルＢｋ（−）、予測誤差共分散行列Ｑｋ（−）と呼ぶ。
【００３３】
ＳＴ３では、追尾出力選択手段３が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００３４】
すなわち、運用前に規定距離Ｍを定めておき、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２から算出される予測距離のいずれかが規定距離Ｍ以上の場合は、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段１の出力、すなわちＡｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
【００３５】
ＳＴ４では、ゲート算出手段４が追尾出力選択手段３の出力を入力し、追尾目標の観測値ベクトルが得られる有効範囲と中心について、追尾出力選択手段３において選択された座標系に基づき出力する。ここで、北基準直交座標系が選択された場合のゲート中心およびその領域をそれぞれＤｋ（−）、Ｓｋ（−）、極座標系が選択された場合のゲート中心およびその領域をそれぞれＣｋ（−）、Ｒｋ（−）とおく。
【００３６】
ＳＴ５では、ゲート内外判定手段５が、ゲート算出手段４で得た領域内にある観測値ベクトルを抽出する。ゲート内外判定手段５では追尾ゲート内の観測値ベクトルを抽出し、極座標における観測値ベクトルＣｋ、北基準直交座標における観測値ベクトルＤｋを出力する。
なお、領域内に複数の観測値ベクトルがある場合には、様々な処理方法が考えられるが、ここでは、後述するゲート算出部の中心に最も近い観測値ベクトルを追尾処理の対象とする。
【００３７】
ＳＴ１ａでは、平滑部１３が、ゲート内外判定手段５により抽出された観測値ベクトルＤｋを入力し、観測値ベクトルＤｋが得られた後における運動緒元の推定値とその誤差共分散を算出する。これらをそれぞれ平滑値ベクトルＡｋ（＋）、平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）と呼ぶ。
【００３８】
ＳＴ２ａでは、平滑部２３が、ゲート内外判定手段５により抽出された観測値ベクトルＣｋを入力し、観測値ベクトルＣｋが得られた後における運動緒元の推定値とその誤差共分散を算出する。これらをそれぞれ平滑値ベクトルＢｋ（＋）、平滑誤差共分散行列Ｑｋ（＋）と呼ぶ。
【００３９】
ＳＴ１ｂでは、遅延要素１２により、ＳＴ１４で得たＡｋ（＋）、Ｐｋ（＋）を単位時間遅延する。
【００４０】
ＳＴ２ｂでは、遅延要素２２により、ＳＴ１４で得たＢｋ（＋）、Ｑｋ（＋）を単位時間遅延する。
【００４１】
平滑部１３、２３のいずれかの出力を選択する場合は、追尾出力選択手段３の予測値の選択結果を反映させ、予測値で選択した座標系の平滑値を選択する。
処理終了でない場合は、上述のＳＴ１ｂ、ＳＴ２ｂを経てＳＴ０へ戻り、処理終了であれば終了する。
【００４２】
従って、上記実施の形態１によれば、目標追尾において、極座標系、北基準直交座標系による追尾フィルタを並列で動作し、追尾目標との相対距離によって追尾出力を選択するようにしたので、遠方目標では特性の好ましい極座標系の追尾出力を選択し、近接目標に対しては特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択することができ、追尾性能の維持を図ることができる。
【００４３】
実施の形態２．
次に、図３はこの発明の実施の形態２に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
図３において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、６は本実施の形態２に係る追尾出力選択手段を示し、レーダの角度精度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００４４】
すなわち、追尾出力選択手段６は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、レーダ信号処理の結果、得られる角度精度情報により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択する。
【００４５】
本実施の形態２の動作を図４のフローチャートにそって説明する。
ＳＴ６では、追尾出力選択手段６が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００４６】
すなわち、運用前に規定角度精度Ｎを定めておき、レーダ信号処理より得られるレーダの角度精度が規定精度Ｎ以上の場合、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段１の出力、すなわちＡｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
その他は、図２に示す実施の形態１のフローチャートと同様にして動作する。
【００４７】
従って、上記実施の形態２によれば、レーダの角度精度によって追尾出力を選択するようにしたので、角度精度が悪い場合にも比較的安定動作する極座標系の追尾出力を選択し、角度精度が良い場合には特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択することができ、追尾性能の維持を図ることができる。
【００４８】
実施の形態３．
次に、図５はこの発明の実施の形態３に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
図５において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、７は本実施の形態３に係る追尾出力選択手段を示し、追尾処理のサンプリング数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００４９】
すなわち、追尾出力選択手段７は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、追尾処理のサンプリング回数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５０】
本実施の形態３の動作を図６のフローチャートにそって説明する。
ＳＴ７では、追尾出力選択手段７が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、サンプリング回数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５１】
すなわち、運用前に規定サンプリング回数ｋ０を定めておき、追尾処理のサンプリング回数が規定サンプリング回数ｋ０以上の場合は、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。これは、追尾開始では観測誤差、特に角度誤差の影響で北基準直交座標系の追尾出力が大きく変動する理由による。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段１の出力、すなわちＡｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
その他は、図２に示す実施の形態１のフローチャートと同様にして動作する。
【００５２】
従って、上記実施の形態３によれば、サンプリング回数によって追尾出力を選択するようにしたので、追尾開始付近の追尾出力が安定しない時間帯では比較的安定動作する極座標系の追尾出力を選択し、十分時間が経過後、安定動作する時間帯では特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択することができ、追尾性能の維持を図るることができる。
【００５３】
実施の形態４．
次に、図７はこの発明の実施の形態４に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
図７において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、８は本実施の形態４に係る追尾出力選択手段を示し、サンプリング数と追尾目標の推定速度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５４】
すなわち、追尾出力選択手段８は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、サンプリング回数と追尾フィルタ手段の出力である追尾目標の推定速度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５５】
本実施の形態の動作を図８のフローチャートにそって説明する。
ＳＴ８では、追尾出力選択手段７が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、サンプリング回数および追尾目標の推定速度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５６】
すなわち、運用前に規定サンプリング回数ｋ０と規定速度Ｖ０を定めておき、追尾処理のサンプリング回数が規定サンプリング回数ｋ０以下または規定速度Ｖ０以下の場合、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。これは、追尾開始では、低速目標追尾時には、観測誤差特に角度誤差の影響で北基準直交座標系の追尾出力が大きく変動する理由による。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段１の出力、すなわちＡｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
その他は、図２に示す実施の形態１のフローチャートと同様にして動作する。
【００５７】
従って、上記実施の形態４によれば、サンプリング回数と追尾目標の推定速度によって追尾出力を選択するようにしたので、追尾開始付近の追尾出力が安定しない時間帯または低速目標追尾時では比較的安定動作する極座標系の追尾出力を選択し、十分時間が経過後、安定動作する時間帯または高速目標追尾時では特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択することができ、追尾性能の維持を図ることができる。
【００５８】
実施の形態５．
次に、図９はこの発明の実施の形態５に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
図９において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、９は本実施の形態５に係る追尾出力選択手段を示し、この追尾出力選択手段９は、出力のうち、予測値ベクトルについて、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標及び極座標の追尾フィルタ手段１及び２の出力を重み付け統合する。
【００５９】
すなわち、追尾出力統合手段９は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。ただし、出力のうち、予測値ベクトルについては、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系及び極座標系の追尾フィルタ手段１及び２の出力を重み付け統合する。この処理により、選択出力が切り替わる際に滑らかに出力をつなげることができる。
【００６０】
次に、動作を図１０のフローチャートに沿って説明する。
ＳＴ９では、追尾出力選択手段９が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００６１】
すなわち、運用前に規定距離Ｍを定めておき、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２から算出される予測距離のいずれかが規定距離Ｍ以上の場合、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段Ａｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
【００６２】
ただし、出力のうち、予測値ベクトルＡｋ（−）、Ｂｋ（−）については、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標及び極座標の追尾フィルタ手段１及び２の出力を極座標系の出力が選択された場合は、式（１）に従い、北基準直交座標系の出力が選択された場合には式（２）に従い重み付け統合する。
【００６３】
【数１】
【００６４】
ここで、ｒｋは追尾目標との相対距離、Γｋは極座標系から北基準直交座標系への変換行列、ｈは北基準直交座標系から極座標系への変換関数である。
この処理により、選択出力が切り替わる際に滑らかに出力をつなげることができる。
その他は、図２に示す実施の形態１のフローチャートと同様にして動作する。なお、実施の形態５のように、選択出力を滑らかにつなげる処理については実施の形態２〜４についても同様に適用できる。
【００６５】
従って、上記実施の形態５によれば、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標及び極座標の追尾フィルタ手段の出力を重み付け統合するようにしたので、遠方目標では特性の好ましい極座標系の追尾出力を選択し、近接目標に対しては特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができると共に、相対距離により極座標系および北基準直交座標系の追尾出力を重み付け統合するので、出力を滑らかに切り替えることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、目標追尾において極座標系、北基準直交座標系による追尾フィルタを並列で動作し、追尾目標との相対距離によって追尾出力を選択する追尾出力選択手段を備えたことで、遠方目標では特性の好ましい極座標系の追尾出力を、近接目標に対しては特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができる。
【００６７】
また、レーダの角度精度によって追尾出力を選択するようにしたので、角度精度が悪い場合にも比較的安定動作する極座標系の追尾出力を、角度精度が良い場合には特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができる。
【００６８】
また、サンプリング回数によって追尾出力を選択するようにしたので、追尾開始付近の追尾出力が安定しない時間帯では比較的安定動作する極座標系の追尾出力を、十分時間が経過後、安定動作する時間帯では特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができる。
【００６９】
また、サンプリング回数と追尾目標の推定速度によって追尾出力を選択するようにしたので、追尾開始付近の追尾出力が安定しない時間帯または低速目標追尾時では比較的安定動作する極座標系の追尾出力を、十分時間が経過後、安定動作する時間帯または高速目標追尾時では特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができる。
【００７０】
さらに、予測値ベクトルについて、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標及び極座標の追尾フィルタ手段の出力を重み付け統合するようにしたので、出力を滑らかに切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態４に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態５に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来の追尾装置を示すブロック図である。
【図１２】図１１の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 追尾フィルタ手段、２ 追尾フィルタ手段、３ 追尾出力選択手段、４ ゲート算出手段、５ ゲート内外判定手段、６ 追尾出力選択手段、７ 追尾出力選択手段、８ 追尾出力選択手段、９ 追尾出力選択手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダセンサによる目標追尾技術に係り、座標系を選択し選択した座標系で追尾処理を行う追尾装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の追尾装置では、追尾処理する座標系を選択し、選択した座標系で追尾処理し、目標の運動諸元を推定するようになされている。
図１１は、Ｓ． Ｓ． Ｂｌａｃｋｍａｎ， ”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｔａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｒａｄａｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ， Ｄｅｄｈａｍ， １９８６に示された追尾装置の構成を示すブロック図である。なお、図１１に示す構成の追尾装置を説明するために、サンプリング時刻ｔｋにおける目標の観測値ベクトルをＣｋとおく。
【０００３】
追尾装置は、図１１に示すように、ゲート内外判定手段３０の出力を入力し、追尾目標の運動緒元を出力する追尾フィルタ手段１０と、追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域を出力するゲート算出手段２０と、追尾ゲート内の観測値ベクトルを抽出するゲート内外判定手段３０とから構成される。
【０００４】
ここで、追尾フィルタ手段１０では、まず、追尾処理を行う座標系を選択する。選択した座標系に基づき追尾フィルタの状態変数を定義し、運動緒元の推定を行う。ただし、これは運用前に行う処理であって、一度座標系を決定すると、変更することはない。ここでは、座標系として北基準直交座標系を選択したものとして説明を行う。
【０００５】
追尾フィルタ手段１０は、後述するゲート内外判定手段３０において北基準直交座標系に変換されたレーダからの観測値ベクトルを入力し、観測値ベクトルが得られた時刻における追尾目標の運動緒元を推定する平滑部１０１と、平滑部１０１の出力を単位時間遅延する遅延要素１０２と、単位時間遅延された平滑部１０１の出力を入力し、１サンプル先の追尾目標の運動緒元を推定する予測部１０３とから構成される。なお、運動緒元とは、追尾目標の北基準直交座標系における、位置、速度などを表す。
【０００６】
ゲート算出手段２０は、追尾フィルタ手段１０の出力を入力し、追尾目標の次の観測値ベクトルが得られる領域とその中心で定まる追尾ゲートを出力する。
【０００７】
ゲート内外判定手段３０は、ゲート算出手段２０の出力を入力し、レーダからの観測値ベクトルのうち追尾ゲート内の観測値ベクトルを抽出する。
【０００８】
次に、上記構成に係る動作について図１２に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、ＳＴ４０では、運用前に追尾処理する座標系を選択する。選択した座標系に基づき、追尾目標の状態変数ベクトル、すなわち推定の対象となる運動緒元を定義する。これと同時に、運動モデル、観測モデルを定義する。
ここで、運動モデルとは、追尾目標の運動を仮定した場合に、追尾目標の状態変数ベクトルがどのように時間的に推移するかを記述するものである。
また、観測モデルとは、追尾目標をレーダなどで観測する場合の観測値ベクトルと追尾目標の状態変数、観測誤差の関係を記述するものである。
【０００９】
ＳＴ０では、レーダからの観測値ベクトルを入力する。このとき、観測値ベクトルは極座標系で定義されたものである。ここでは、極座標系における観測値ベクトルをＣｋとおく。ここで、添え字ｋは観測値ベクトルがサンプリング時刻ｔｋにおいて得られたものであることを表す。
【００１０】
ＳＴ１０ｃでは、追尾フィルタ手段１０の予測部１０３により、観測値ベクトルが得られたサンプリング時刻に基づいてサンプリング間隔を算出し、サンプリング時刻ｔｋにおける観測値ベクトルが得られる前の運動緒元の推定値を予測値として出力する。予測値とその誤差共分散行列を、予測値ベクトルＡｋ（−）、予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と呼ぶ。
【００１１】
ＳＴ２０では、ゲート算出手段２０が追尾フィルタ手段１０の出力を入力し、追尾目標の観測値ベクトルが得られる有効範囲と中心を算出する。追尾ゲートの中心およびその領域をそれぞれＤｋ（−）、Ｓｋ（−）とおく。
【００１２】
ＳＴ３０では、ゲート内外判定手段３０が、ゲート算出手段２０で得た領域内にある観測値ベクトルを抽出する。ゲート内外判定手段３０ではゲート内の観測値ベクトルを抽出し、極座標における観測値ベクトルＣｋ、北基準直交座標における観測値ベクトルＤｋを出力する。
なお、領域内に複数の観測値ベクトルがある場合には、様々な処理方法が考えられるが、ここでは、後述するゲート算出部の中心に最も近い観測値ベクトルを追尾処理の対象とする。
【００１３】
ＳＴ１０ｃでは、平滑部１０１により、ゲート内外判定手段３０により抽出された観測値ベクトルＤｋを入力し、観測値ベクトルＤｋが得られた後における運動緒元の推定値とその誤差共分散を算出する。これらをそれぞれ平滑値ベクトルＡｋ（＋）、平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）と呼ぶ。
【００１４】
そして、処理終了でない場合は、ＳＴ１０ｂにおいて、遅延要素１０２より、ＳＴ１０ａで得た平滑値ベクトルＡｋ（＋）、平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）を単位時間遅延し、ＳＴ０へ戻る。他方、処理終了である場合は終了する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の追尾装置は、上述したように、まず、運用前に座標系を選択し、選択した座標系において追尾処理を行うようになされている。しかし、選択する座標系における追尾処理の際、選択座標が北基準直交座標系あるいは極座標系のいずれにおいても一長一短がある。例えば北基準直交座標系では、運動モデルの記述は正確であるが、観測モデルは正確に描写できない。この影響は遠方目標追尾時や角度誤差が大きい場合に現れる。また、極座標系では、観測モデルの記述は正確である反面、運動モデルは正確に描写できない。この影響は近接目標追尾時や低サンプリングレートの場合に現れる。
【００１６】
この発明は、以上のような問題点を解決するためのものであり、追尾条件によって特性の好ましい座標系の追尾出力を選択し追尾性能の維持を図ることができる追尾装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る追尾装置は、入力される追尾目標の観測値ベクトルのうち、追尾ゲート内に存在する観測値ベクトルを抽出して出力するゲート内外判定手段と、上記ゲート内外判定手段を介して入力される追尾目標の観測値ベクトルに基づいて北基準直交座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する北基準直交座標系追尾フィルタ手段と、上記ゲート内外判定手段を介して入力される追尾目標の観測値ベクトルに基づいて極座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する極座標系追尾フィルタ手段と、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択する追尾出力選択手段と、上記追尾出力選択手段の出力に基づいて追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域の追尾ゲートを算出して上記ゲート内外判定手段に出力するゲート算出手段とを備えたものである。
【００１８】
また、上記追尾出力選択手段は、レーダの角度精度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とするものである。
【００１９】
また、上記追尾出力選択手段は、追尾処理のサンプリング数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とするものである。
【００２０】
また、上記追尾出力選択手段は、追尾目標の推定速度及び追尾処理のサンプリング数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、上記追尾出力選択手段は、出力のうち、予測値ベクトルについて、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系及び極座標系の追尾フィルタ手段の出力を重み付け統合することを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図を用いて説明する。
なお、説明のため、サンプリング時間ｔｋでの極座標における目標の観測値ベクトルをＣｋ、追尾目標の状態変数ベクトルをＢｋ、北基準直交座標における目標の観測値ベクトルをＤｋ、状態変数ベクトルをＡｋとする。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
この追尾装置は、図１に示すように、レーダから得られる観測値ベクトルのうち、追尾ゲート内の観測値ベクトルを入力し、北基準直交座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する追尾フィルタ手段１と、追尾ゲート内の観測値ベクトルを入力し、極座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する追尾フィルタ手段２と、北基準直交座標系および極座標系における追尾フィルタ手段１及び２の出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標または極座標のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する追尾出力選択手段３と、追尾出力選択手段３の出力を入力し、追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域の追尾ゲートを算出して出力するゲート算出手段４と、観測値ベクトルのうち追尾ゲート内に存在するものを抽出するゲート内外判定手段５とから構成される。
【００２４】
ここで、上記追尾フィルタ手段１では、北基準直交座標系に基づき追尾フィルタの状態変数を定義し、運動緒元の推定を行う。追尾フィルタ手段１の機能そのものは従来例の追尾フィルタ手段と変わらなく、平滑値、予測値を出力する。
すなわち、追尾フィルタ手段１は、観測値ベクトルが得られた時刻における追尾目標の運動緒元を推定する平滑部１１と、平滑部１１の出力を単位時間遅延する遅延要素１２と、単位時間遅延された平滑部１１の出力を入力し、１サンプル先の追尾目標の運動緒元を推定する予測部１３とから構成される。
なお、運動緒元とは、追尾目標の北基準直交座標系における、位置、速度などを表す。
【００２５】
また、上記追尾フィルタ手段２は、極座標系で状態変数ベクトルを定義し、運動緒元の推定を行う。追尾フィルタ手段２の機能そのものは従来例の追尾フィルタ手段と変わらなく、平滑値、予測値を出力する。
すなわち、追尾フィルタ手段２は、観測値ベクトルが得られた時刻における追尾目標の運動緒元を推定する平滑部２１と、平滑部の出力を単位時間遅延する遅延要素２２と、単位時間遅延された平滑部２１の出力を入力し、１サンプル先の追尾目標の運動緒元を推定する予測部２３とから構成される。
【００２６】
また、上記追尾出力選択手段３は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択する。
【００２７】
また、上記ゲート算出手段４は、追尾出力選択手段３の出力を入力し、追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域について追尾出力選択手段３において選択された追尾出力の座標系に基づいて出力する。
【００２８】
また、上記ゲート算出手段４では、極座標ゲート算出部４１と北基準直交座標ゲート算出部４２を備えており、追尾出力選択手段３の選択結果により、いずれかのゲート算出部が機能し、選択された座標系に基づいて追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域と中心で定まる追尾ゲートを算出して出力する。
【００２９】
さらに、上記ゲート内外判定手段は、ゲート算出手段４の出力を入力し、レーダより得られる観測値ベクトルのうち、追尾ゲート内に存在する観測値ベクトルを抽出する。すなわち、ゲート内外判定手段５では、追尾出力選択手段３の選択結果により、選択された座標系に基づいて追尾ゲート内の観測値ベクトルを抽出する。
【００３０】
次に、上記構成に係る動作を図２のフローチャートに沿って説明する。
まず、ＳＴ０では、レーダからの観測値ベクトルを入力する。このとき、観測値ベクトルは極座標系で定義されたものである。この観測値ベクトルをここではＣｋとおく。ここで、添え字ｋは観測値ベクトルがサンプリング時刻ｔｋにおいて得られたものであることを表す。
【００３１】
ＳＴ１ｃでは、北基準直交座標系で定義された予測部１３が遅延要素１２の出力を入力し、観測値ベクトルのサンプリング時刻からサンプリング間隔を算出し、サンプリング時刻ｔｋにおける観測値ベクトルが得られる前の運動緒元の推定値を予測値として出力する。予測値とその誤差共分散行列を予測値ベクトルＡｋ（−）、予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と呼ぶ。
【００３２】
ＳＴ２ｃでは、極座標系で定義された予測部２３が遅延要素２２の出力を入力し、観測値ベクトルのサンプリング時刻からサンプリング間隔を算出し、サンプリング時刻ｔｋにおける観測値ベクトルが得られる前の運動緒元の推定値を予測値として出力する。予測値とその誤差共分散行列を予測値ベクトルＢｋ（−）、予測誤差共分散行列Ｑｋ（−）と呼ぶ。
【００３３】
ＳＴ３では、追尾出力選択手段３が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００３４】
すなわち、運用前に規定距離Ｍを定めておき、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２から算出される予測距離のいずれかが規定距離Ｍ以上の場合は、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段１の出力、すなわちＡｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
【００３５】
ＳＴ４では、ゲート算出手段４が追尾出力選択手段３の出力を入力し、追尾目標の観測値ベクトルが得られる有効範囲と中心について、追尾出力選択手段３において選択された座標系に基づき出力する。ここで、北基準直交座標系が選択された場合のゲート中心およびその領域をそれぞれＤｋ（−）、Ｓｋ（−）、極座標系が選択された場合のゲート中心およびその領域をそれぞれＣｋ（−）、Ｒｋ（−）とおく。
【００３６】
ＳＴ５では、ゲート内外判定手段５が、ゲート算出手段４で得た領域内にある観測値ベクトルを抽出する。ゲート内外判定手段５では追尾ゲート内の観測値ベクトルを抽出し、極座標における観測値ベクトルＣｋ、北基準直交座標における観測値ベクトルＤｋを出力する。
なお、領域内に複数の観測値ベクトルがある場合には、様々な処理方法が考えられるが、ここでは、後述するゲート算出部の中心に最も近い観測値ベクトルを追尾処理の対象とする。
【００３７】
ＳＴ１ａでは、平滑部１３が、ゲート内外判定手段５により抽出された観測値ベクトルＤｋを入力し、観測値ベクトルＤｋが得られた後における運動緒元の推定値とその誤差共分散を算出する。これらをそれぞれ平滑値ベクトルＡｋ（＋）、平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）と呼ぶ。
【００３８】
ＳＴ２ａでは、平滑部２３が、ゲート内外判定手段５により抽出された観測値ベクトルＣｋを入力し、観測値ベクトルＣｋが得られた後における運動緒元の推定値とその誤差共分散を算出する。これらをそれぞれ平滑値ベクトルＢｋ（＋）、平滑誤差共分散行列Ｑｋ（＋）と呼ぶ。
【００３９】
ＳＴ１ｂでは、遅延要素１２により、ＳＴ１４で得たＡｋ（＋）、Ｐｋ（＋）を単位時間遅延する。
【００４０】
ＳＴ２ｂでは、遅延要素２２により、ＳＴ１４で得たＢｋ（＋）、Ｑｋ（＋）を単位時間遅延する。
【００４１】
平滑部１３、２３のいずれかの出力を選択する場合は、追尾出力選択手段３の予測値の選択結果を反映させ、予測値で選択した座標系の平滑値を選択する。
処理終了でない場合は、上述のＳＴ１ｂ、ＳＴ２ｂを経てＳＴ０へ戻り、処理終了であれば終了する。
【００４２】
従って、上記実施の形態１によれば、目標追尾において、極座標系、北基準直交座標系による追尾フィルタを並列で動作し、追尾目標との相対距離によって追尾出力を選択するようにしたので、遠方目標では特性の好ましい極座標系の追尾出力を選択し、近接目標に対しては特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択することができ、追尾性能の維持を図ることができる。
【００４３】
実施の形態２．
次に、図３はこの発明の実施の形態２に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
図３において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、６は本実施の形態２に係る追尾出力選択手段を示し、レーダの角度精度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００４４】
すなわち、追尾出力選択手段６は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、レーダ信号処理の結果、得られる角度精度情報により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択する。
【００４５】
本実施の形態２の動作を図４のフローチャートにそって説明する。
ＳＴ６では、追尾出力選択手段６が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００４６】
すなわち、運用前に規定角度精度Ｎを定めておき、レーダ信号処理より得られるレーダの角度精度が規定精度Ｎ以上の場合、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段１の出力、すなわちＡｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
その他は、図２に示す実施の形態１のフローチャートと同様にして動作する。
【００４７】
従って、上記実施の形態２によれば、レーダの角度精度によって追尾出力を選択するようにしたので、角度精度が悪い場合にも比較的安定動作する極座標系の追尾出力を選択し、角度精度が良い場合には特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択することができ、追尾性能の維持を図ることができる。
【００４８】
実施の形態３．
次に、図５はこの発明の実施の形態３に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
図５において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、７は本実施の形態３に係る追尾出力選択手段を示し、追尾処理のサンプリング数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００４９】
すなわち、追尾出力選択手段７は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、追尾処理のサンプリング回数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５０】
本実施の形態３の動作を図６のフローチャートにそって説明する。
ＳＴ７では、追尾出力選択手段７が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、サンプリング回数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５１】
すなわち、運用前に規定サンプリング回数ｋ０を定めておき、追尾処理のサンプリング回数が規定サンプリング回数ｋ０以上の場合は、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。これは、追尾開始では観測誤差、特に角度誤差の影響で北基準直交座標系の追尾出力が大きく変動する理由による。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段１の出力、すなわちＡｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
その他は、図２に示す実施の形態１のフローチャートと同様にして動作する。
【００５２】
従って、上記実施の形態３によれば、サンプリング回数によって追尾出力を選択するようにしたので、追尾開始付近の追尾出力が安定しない時間帯では比較的安定動作する極座標系の追尾出力を選択し、十分時間が経過後、安定動作する時間帯では特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択することができ、追尾性能の維持を図るることができる。
【００５３】
実施の形態４．
次に、図７はこの発明の実施の形態４に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
図７において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、８は本実施の形態４に係る追尾出力選択手段を示し、サンプリング数と追尾目標の推定速度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５４】
すなわち、追尾出力選択手段８は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、サンプリング回数と追尾フィルタ手段の出力である追尾目標の推定速度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５５】
本実施の形態の動作を図８のフローチャートにそって説明する。
ＳＴ８では、追尾出力選択手段７が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、サンプリング回数および追尾目標の推定速度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００５６】
すなわち、運用前に規定サンプリング回数ｋ０と規定速度Ｖ０を定めておき、追尾処理のサンプリング回数が規定サンプリング回数ｋ０以下または規定速度Ｖ０以下の場合、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。これは、追尾開始では、低速目標追尾時には、観測誤差特に角度誤差の影響で北基準直交座標系の追尾出力が大きく変動する理由による。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段１の出力、すなわちＡｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
その他は、図２に示す実施の形態１のフローチャートと同様にして動作する。
【００５７】
従って、上記実施の形態４によれば、サンプリング回数と追尾目標の推定速度によって追尾出力を選択するようにしたので、追尾開始付近の追尾出力が安定しない時間帯または低速目標追尾時では比較的安定動作する極座標系の追尾出力を選択し、十分時間が経過後、安定動作する時間帯または高速目標追尾時では特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択することができ、追尾性能の維持を図ることができる。
【００５８】
実施の形態５．
次に、図９はこの発明の実施の形態５に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
図９において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、９は本実施の形態５に係る追尾出力選択手段を示し、この追尾出力選択手段９は、出力のうち、予測値ベクトルについて、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標及び極座標の追尾フィルタ手段１及び２の出力を重み付け統合する。
【００５９】
すなわち、追尾出力統合手段９は、北基準直交座標系および極座標系における、追尾フィルタ手段１と２の出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。ただし、出力のうち、予測値ベクトルについては、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系及び極座標系の追尾フィルタ手段１及び２の出力を重み付け統合する。この処理により、選択出力が切り替わる際に滑らかに出力をつなげることができる。
【００６０】
次に、動作を図１０のフローチャートに沿って説明する。
ＳＴ９では、追尾出力選択手段９が、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２の予測値出力を入力し、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段１または２の出力を選択する。
【００６１】
すなわち、運用前に規定距離Ｍを定めておき、追尾フィルタ手段１および追尾フィルタ手段２から算出される予測距離のいずれかが規定距離Ｍ以上の場合、追尾フィルタ手段２の出力、すなわちＢｋ（−）、Ｑｋ（−）を選択する。
そうでない場合は、追尾フィルタ手段Ａｋ（−）、Ｐｋ（−）を選択する。
【００６２】
ただし、出力のうち、予測値ベクトルＡｋ（−）、Ｂｋ（−）については、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標及び極座標の追尾フィルタ手段１及び２の出力を極座標系の出力が選択された場合は、式（１）に従い、北基準直交座標系の出力が選択された場合には式（２）に従い重み付け統合する。
【００６３】
【数１】
ここで、ｒｋは追尾目標との相対距離、Γｋは極座標系から北基準直交座標系への変換行列、ｈは北基準直交座標系から極座標系への変換関数である。
この処理により、選択出力が切り替わる際に滑らかに出力をつなげることができる。
その他は、図２に示す実施の形態１のフローチャートと同様にして動作する。なお、実施の形態５のように、選択出力を滑らかにつなげる処理については実施の形態２〜４についても同様に適用できる。
【００６５】
従って、上記実施の形態５によれば、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標及び極座標の追尾フィルタ手段の出力を重み付け統合するようにしたので、遠方目標では特性の好ましい極座標系の追尾出力を選択し、近接目標に対しては特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができると共に、相対距離により極座標系および北基準直交座標系の追尾出力を重み付け統合するので、出力を滑らかに切り替えることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、目標追尾において極座標系、北基準直交座標系による追尾フィルタを並列で動作し、追尾目標との相対距離によって追尾出力を選択する追尾出力選択手段を備えたことで、遠方目標では特性の好ましい極座標系の追尾出力を、近接目標に対しては特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができる。
【００６７】
また、レーダの角度精度によって追尾出力を選択するようにしたので、角度精度が悪い場合にも比較的安定動作する極座標系の追尾出力を、角度精度が良い場合には特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができる。
【００６８】
また、サンプリング回数によって追尾出力を選択するようにしたので、追尾開始付近の追尾出力が安定しない時間帯では比較的安定動作する極座標系の追尾出力を、十分時間が経過後、安定動作する時間帯では特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができる。
【００６９】
また、サンプリング回数と追尾目標の推定速度によって追尾出力を選択するようにしたので、追尾開始付近の追尾出力が安定しない時間帯または低速目標追尾時では比較的安定動作する極座標系の追尾出力を、十分時間が経過後、安定動作する時間帯または高速目標追尾時では特性の好ましい北基準直交座標系の追尾出力を選択し、追尾性能の維持を図ることができる。
【００７０】
さらに、予測値ベクトルについて、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標及び極座標の追尾フィルタ手段の出力を重み付け統合するようにしたので、出力を滑らかに切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態４に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態５に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来の追尾装置を示すブロック図である。
【図１２】図１１の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 追尾フィルタ手段、２ 追尾フィルタ手段、３ 追尾出力選択手段、４ ゲート算出手段、５ ゲート内外判定手段、６ 追尾出力選択手段、７ 追尾出力選択手段、８ 追尾出力選択手段、９ 追尾出力選択手段。
Claims (5)
- 入力される追尾目標の観測値ベクトルのうち、追尾ゲート内に存在する観測値ベクトルを抽出して出力するゲート内外判定手段と、
上記ゲート内外判定手段を介して入力される追尾目標の観測値ベクトルに基づいて北基準直交座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する北基準直交座標系追尾フィルタ手段と、
上記ゲート内外判定手段を介して入力される追尾目標の観測値ベクトルに基づいて極座標系で定義した追尾目標の運動緒元を出力する極座標系追尾フィルタ手段と、
追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択する追尾出力選択手段と、
上記追尾出力選択手段の出力に基づいて追尾目標の観測値ベクトルが得られる領域の追尾ゲートを算出して上記ゲート内外判定手段に出力するゲート算出手段と
を備えた追尾装置。 - 請求項１に記載の追尾装置において、上記追尾出力選択手段は、レーダの角度精度により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とする追尾装置。
- 請求項１に記載の追尾装置において、上記追尾出力選択手段は、追尾処理のサンプリング数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とする追尾装置。
- 請求項１に記載の追尾装置において、上記追尾出力選択手段は、追尾目標の推定速度及び追尾処理のサンプリング数により、北基準直交座標系または極座標系のいずれかの追尾フィルタ手段の出力を選択することを特徴とする追尾装置。
- 請求項１に記載の追尾装置において、上記追尾出力選択手段は、出力のうち、予測値ベクトルについて、追尾目標との相対距離により、北基準直交座標系及び極座標系の追尾フィルタ手段の出力を重み付け統合することを特徴とする追尾装置。
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