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JPH0690278B2 - Tracking filter for radar - Google Patents
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JPH0690278B2 - Tracking filter for radar - Google Patents

Tracking filter for radar

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JPH0690278B2
JPH0690278B2 JP62230729A JP23072987A JPH0690278B2 JP H0690278 B2 JPH0690278 B2 JP H0690278B2 JP 62230729 A JP62230729 A JP 62230729A JP 23072987 A JP23072987 A JP 23072987A JP H0690278 B2 JPH0690278 B2 JP H0690278B2
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JP
Japan
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smoothing
observation
radar
smoothing coefficient
target
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JP62230729A
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寛光 山岸
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーダ用追尾フィルタに係り、特に電子走査
型アンテナによる目標への追尾に好適なレーダ用追尾フ
ィルタに関する。
The present invention relates to a radar tracking filter, and more particularly to a radar tracking filter suitable for tracking a target by an electronic scanning antenna.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電子走査型アンテナによる目標の追尾においては、前回
スキャン時のレーダ目標情報と次回スキャン時における
目標機情報との相互相関関係を,個々の目標機について
調べ、多数の目標機情報入力の中から個々の目標機の時
間推移状態を確定していく処理が行われる。この処理
(スキャン相関処理)によって、個々の目標機のスキャ
ンごとの位置が航跡として1対1に対応づけられ,識別
が行われる。そして、この識別を継続することにより、
目標の追尾がなされる。
When tracking a target with an electronic scanning antenna, the cross-correlation between the radar target information from the previous scan and the target machine information from the next scan is examined for each target machine, and from among many target machine information inputs, The process of determining the time transition state of the target aircraft is performed. By this processing (scan correlation processing), the position of each target aircraft for each scan is associated one-to-one as a track, and identification is performed. And by continuing this identification,
The target is tracked.

ところで、レーダにより得られる目標機の位置情報の中
には,種々の測定誤差が含まれており、この測定誤差を
軽減し追尾性能を良くするために、目標機の運動状態や
測定状態に応じた平滑処理を行う必要がある。
By the way, the position information of the target aircraft obtained by the radar contains various measurement errors. To reduce these measurement errors and improve tracking performance, the target aircraft's position and motion conditions are adjusted according to the motion state and measurement state of the target aircraft. Smoothing is required.

航空交通管制などに使用する捜索レーダでの複数目標機
の捜索・追尾同時処理において、レーダ覆域内に目標機
が1機しかないことが判明していれば、目標の識別,追
尾は明らかに極めて容易である。つまり、目標の識別,
追尾の本質は、近接する複数機の識別および識別の維持
をどうするかにある。具体的には各追尾目標機に対して
次スキャン時位置の予測ゲートを作り、そのゲートの大
きさをいかに小さくして狭義の追尾性能と他目標との分
離性能とをうまく両立させるか、という問題としてとら
えることができる。演算上は、一定周期(アンテナ ス
キャン)ごとのレーダ観測位置サンプルデータを用い
て,速く正確に真の航跡をとらえることがねらいとな
り,次の基本的な操作が必要である。
In simultaneous search / tracking of multiple target aircraft with a search radar used for air traffic control, if it is known that there is only one target aircraft within the radar coverage area, the identification and tracking of the target is obviously extremely difficult. It's easy. That is, identifying the goal,
The essence of tracking is how to identify and maintain identification of multiple aircraft in close proximity. Specifically, how to make a prediction gate of the position at the time of the next scan for each tracking target aircraft and how to reduce the size of the gate to achieve both narrow tracking performance and separation performance from other targets well Can be seen as a problem. In the calculation, the aim is to capture the true track quickly and accurately by using the radar observation position sample data for each fixed period (antenna scan), and the following basic operations are required.

.現在までに得られたサンプルデータを目標ごとに蓄
積する。
. The sample data obtained up to now are accumulated for each goal.

.データのばらつきを平滑化し,次回スキャンのサン
プルデータ位置を予測する。
. Smooth the dispersion of data and predict the sample data position for the next scan.

.予測位置データと実際に入力される観測位置データ
との差異の許容範囲,および多重相関の危険性の回避を
考慮した追尾ゲートを設定する。
. Set a tracking gate that considers the allowable range of the difference between the predicted position data and the actually input observed position data, and avoiding the risk of multiple correlation.

.多重相関に対しては所定の相関検知演算を実行す
る。
. A predetermined correlation detection calculation is executed for multiple correlations.

次に、電子計算機による目標機の追尾に広く採用されて
いるα−βフィルタを用いた追尾について説明する。第
5図はこのα−βフィルタを用いた追尾の概念図を示
す。この第5図は位置平滑係数をα,速度平滑係数をβ
とする直線予測器として,第nスキャンから第(n+
1)スキャンを予測するありさまを示している。
Next, tracking using an α-β filter, which is widely used for tracking a target machine by an electronic computer, will be described. FIG. 5 shows a conceptual diagram of tracking using this α-β filter. In FIG. 5, the position smoothing coefficient is α and the velocity smoothing coefficient is β.
As a straight line predictor, the nth scan to the (n +
1) It shows how to predict a scan.

すなわち、nスキャンでの予測位置をP(n),観測デ
ータ位置をR(n)とすると,追尾誤差E(n)は、 E(n)=R(n)−P(n)………………(1)
である。
That is, assuming that the predicted position in n scans is P (n) and the observed data position is R (n), the tracking error E (n) is E (n) = R (n) -P (n) ... ……… (1)
Is.

平滑位置S(n)と平滑速度(n)は、 S(n)=P(n)+αE(n)…………(2)
(n)=(n−1)+βE(n)/T……(3)
で求められる。ここで、Tはサンプル周期である。これ
から、(n+1)スキャンの予測位置を示すP(n+
1)は、 P(n+1)=S(n)+(n)・T………(4)
で求められる。
The smooth position S (n) and the smooth velocity (n) are as follows: S (n) = P (n) + αE (n) (2)
(N) = (n-1) + βE (n) / T (3)
Required by. Here, T is a sampling period. From now on, P (n +) indicating the predicted position of (n + 1) scan
1) is as follows: P (n + 1) = S (n) + (n) · T (4)
Required by.

α=0は予測位置を平滑位置とする場合を示し、α=1
は観測データ位置を平滑位置とする場合を示す。αが小
さいほど深く平滑化されることを意味する。従って、等
速直線運動と判断されるときは、α,βともに小さくし
てゆらぎを十分平滑化することにより追尾精度が良くな
る。平滑パラメータα,βの値は,前述した漸化式の解
の安定性や過渡応答特性(目標機の旋回に対する追従性
を含む)とともに,レーダの検出漏れによるデータの抜
けの影響を考慮に入れて設定する必要がある。
α = 0 indicates a case where the predicted position is a smooth position, and α = 1
Indicates the case where the observation data position is a smooth position. It means that the smaller α is, the deeper the smoothing is. Therefore, when it is determined that the motion is a uniform linear motion, both α and β are reduced to sufficiently smooth the fluctuation, thereby improving the tracking accuracy. The values of the smoothing parameters α and β take into consideration the stability of the solution of the recurrence formula and the transient response characteristics (including the followability to the turning of the target aircraft), as well as the effects of missing data due to radar detection omissions. Need to be set.

ここで、目標のモデル式を仮定し、それに基づいてα−
βフィルタについて更に詳述する。
Here, assuming the target model formula, α-
The β filter will be described in more detail.

レーダ追尾処理における(R,θ)座標から(X,Y)座標
に変換された目標のモデル式を以下のように仮定する。
The target model formula converted from (R, θ) coordinates to (X, Y) coordinates in the radar tracking process is assumed as follows.

(i).座標変換式 「X(n)=R(n)sinθ(n) Y(n)=R(n)cosθ(n)」 ……………(5)
(ii).システム状態方程式(等速運動モデル) 「X(n+1)=X(n)+TVx(n) Y(n+1)=Y(n)+TVy(n) Vx(n+1)=Vx(n)+ωx(n) Vy(n+1)=Vy(n)+ωy(n)」 ………(6)
(iii).観測方程式 「XM(n)=X(n)+υx(n) YM(n)=Y(n)+υy(n)」 ……………(7)
ここで、nは観測時点(スキャン),R(n)はn時点で
の目標のレンジ,θ(n)はn時点での目標のアジマス
(方位角),X(n)はn時点での目標のX座標位置,Y
(n)はn時点での目標のY座標位置,Tは観測時間間隔
(スキャン時間間隔),Vx(n)はn時点での目標のX
方向速度,VY(n)はn時点での目標のY方向速度,ω
x(n)はn時点での目標のX方向に加わるシステム外
乱,ωy(n)はn時点での目標のY方向に加わるシス
テム外乱,XM(n)はn時点での目標のX座標観測位
置,YM(n)はn時点での目標のY座標観測位置,υx
(n)はn時点での目標のX座標位置観測に加わる観測
外乱,υy(n)はn時点での目標のY座標位置観測に
加わる観測外乱を示す。
(I). Coordinate conversion formula “X (n) = R (n) sin θ (n) Y (n) = R (n) cos θ (n)” ……………… (5)
(Ii). System state equation (constant velocity model) “X (n + 1) = X (n) + TV x (n) Y (n + 1) = Y (n) + TV y (n) V x (n + 1) = V x (n) + ω x (n) V y (n + 1) = V y (n) + ω y (n) ”……… (6)
(Iii). Observation equation “X M (n) = X (n) + υ x (n) Y M (n) = Y (n) + υ y (n)” ……………… (7)
Here, n is the observation time (scan), R (n) is the target range at n time, θ (n) is the azimuth (azimuth) of the target at n time, and X (n) is at n time. Target X coordinate position, Y
(N) is the target Y coordinate position at time n, T is the observation time interval (scan time interval), V x (n) is the target X at time n
Directional speed, V Y (n) is the target Y-direction speed at time n, ω
x (n) is the system disturbance applied in the target X direction at the time n, ω y (n) is the system disturbance applied in the target Y direction at the time n, X M (n) is the target X at the time n Coordinate observation position, Y M (n) is the target Y coordinate observation position at time n, υ x
(N) indicates an observation disturbance added to the target X-coordinate position observation at time n, and υ y (n) indicates an observation disturbance added to the target Y-coordinate position observation at time n.

但し、 E〔ωx(n)〕=0 E〔ωx(i)ωx(j)〕=Qxδij E〔ωy(n)〕=0 E〔ωy(i)ωy(j)〕=Qyδij E〔υx(n)〕=0 E〔υx(i)υx(j)〕=Rxδij E〔υy(n)〕=0 E〔υy(i)υy(j)〕=Ryδij ここで、 Qx,Qy,Rx,Ryは共分散、δijはクロネッカーのデル
タ,即ちi=jのときδij=1、i≠jのときδij=0 上記式(5)〜式(7)で与えられる目標のモデルを例
にとると、式(4)より、 (n+1|n)=(n|n)+T・x(n|n)……(8a)
(n+1|n)=(n|n)+T・Y(n|n)……(8b)
等速運動モデルということより、x (n+1|n)=x(n|n)………………………(9a)
Y (n+1|n)=Y(n|n)………………………(9b)
また、式(1)および(2)より (n|n) =(n|n−1)+α{XM(n)−(n|n−1)}……
……(10a) (n|n) =(n|n−1)+α{YM(n)−(n|n−1)}……
……(10b) 式(1)および(3)より、 Vx(n|n) =Vx(n|n−1)+β/T{XM(n)−X(n|n−1)}…
…(11a) VY(n|n) =VY(n|n−1)+β{YM(n)−Y(n|n−1)}/T…
…(11b) ここで、 β=α2/(1−α)(α,βは平滑係数で定数) ……
………(12) また、(n+1|n)はn時点における次時点のX(n
+1)の予測値を示し、(n|n)はn時点におけるX
(n)の平滑推定値を示す。
However, E [ω x (n)] = 0 E [ω x (i) ω x (j)] = Q x δij E [ω y (n)] = 0 E [ω y (i) ω y (j )] = Q y δij E [υ x (n)] = 0 E [υ x (i) υ x (j)] = R x δij E [υ y (n)] = 0 E [υ y (i) υ y (j)] = R y δij where Q x , Q y , R x and R y are covariances, δij is the Kronecker delta, that is, δij = 1 when i = j, and δij when i ≠ j. = 0 Taking the target model given by the above equations (5) to (7) as an example, from the equation (4), (n + 1 | n) = (n | n) + T · x (n | n) ... … (8a)
(N + 1 | n) = (n | n) + T · Y (n | n) …… (8b)
Rather than being a constant velocity motion model, x (n + 1 | n) = x (n | n) ……………………… (9a)
Y (n + 1 | n) = Y (n | n) ……………………… (9b)
Further, from the formulas (1) and (2), (n | n) = (n | n-1) + α {X M (n)-(n | n-1)} ...
…… (10a) (n | n) = (n | n-1) + α {Y M (n)-(n | n-1)} ……
...... (10b) From equations (1) and (3), V x (n | n) = V x (n | n-1) + β / T {X M (n) -X (n | n-1) }…
(11a) V Y (n | n) = V Y (n | n-1) + β {Y M (n) -Y (n | n-1)} / T ...
(11b) where β = α 2 / (1-α) (α and β are smoothing coefficients and constants)
(12) Also, (n + 1 | n) is the next time point X (n
+1) predicted value, where (n | n) is X at the time point n
The smoothed estimated value of (n) is shown.

式(8a),(9a),(10a),(11a)(X方向)をブロ
ックダイヤグラムで表わしたのが第4図である。初期条
件 (1|1)=XM(1) (1|1)={XM(1)−XM(0)}/T を与えることによって、α−βフィルタによる予測推定
が漸化的に求まる。
FIG. 4 is a block diagram showing the equations (8a), (9a), (10a), (11a) (X direction). By giving the initial condition (1 | 1) = X M (1) (1 | 1) = {X M (1) −X M (0)} / T, the prediction estimation by the α-β filter is recursive. Sought.

この第4図において出力信号が2つあるのは,それぞれ
平滑係数α,βによって平滑処理されたX方向の位置の
予測値,速度のX成分の予測値をとりだす必要があるか
らである。
The reason why there are two output signals in FIG. 4 is that it is necessary to extract the predicted value of the position in the X direction and the predicted value of the X component of the velocity that have been smoothed by the smoothing coefficients α and β, respectively.

この第4図において、位置平滑処理部11の伝達関数α及
び速度平滑処理部12の伝達関数β/Tは定数である。ディ
レイ部3,4は、観測時点が1時点(T時間)前の値を出
力するようになっている。
In FIG. 4, the transfer function α of the position smoothing processing unit 11 and the transfer function β / T of the velocity smoothing processing unit 12 are constants. The delay units 3 and 4 are configured to output a value one observation time before (T time).

また、第4図においては、X座標フィルタが示されてい
る。Y座標フィルタについても全く同様に構成されてお
り、第4図におけるXをYに替えたものとなっている。
Further, in FIG. 4, an X coordinate filter is shown. The Y-coordinate filter has the same structure, and X in FIG. 4 is replaced with Y.

αの値は、雑音の除去と目標の追従性という2つの相反
する項目に対し、どちらを重視するかによって決定す
る。従来の技術では、αの値を0〜1の適当な定数で予
め決めていた。βも「β=α2/(1−α)」で一意的
に決まり、定数であった。
The value of α is determined depending on which of the two contradictory items, that is, noise removal and target followability, is emphasized. In the conventional technique, the value of α is predetermined with an appropriate constant of 0 to 1. β was also a constant that was uniquely determined by “β = α 2 / (1-α)”.

測角誤差l,測距誤差lRとおくと、例えばXY座標に変換後
のX位置の誤差lxは、次式で与えられる。
If the angle measurement error l and the distance measurement error l R are set, the error l x of the X position after conversion into XY coordinates is given by the following equation.

lx=R・|sin(θ+lθ)−sinθ|+lR・|sinθ| =R・|sinθcoslθ+cosθsinlθ−sinθ|+lR・|sin
θ| =R・|sinθ(coslθ−1)+cosθsinlθ|+lR・|si
nθ| ………………(12a) ここで、例えば「lR=0.02度」とすると、 cosl=0.999999939≒1とおくことができる。
l x = R ・ | sin (θ + l θ ) −sin θ | + l R・ | sin θ | = R ・ | sin θ cosl θ + cos θsinl θ −sin θ | + l R・ | sin
θ | = R ・ | sin θ (cosl θ −1) + cos θ sinl θ | + l R・ | si
nθ | ·········· (12a) Here, for example, if “l R = 0.02 degree”, cosl = 0.999999939≈1 can be set.

従って、 lx=R・|cosθsinlθ|+lR・|sinθ| =0.00035・R・|cosθ|+0.005・|sinθ|……………
(12a′) よって、X座標に変換された観測外乱の大きさは、Rと
θの関数となっている。つまり目標の位置によって外乱
の大きさが変化する。
Therefore, l x = R ・ | cos θ sinl θ | + l R・ | sin θ | = 0.00035 ・ R ・ | cos θ | +0.005 ・ | sin θ | ……………
(12a ′) Therefore, the magnitude of the observed disturbance converted into the X coordinate is a function of R and θ. That is, the magnitude of the disturbance changes depending on the target position.

例えば、lR=0.05NM(Nautical Mile:海里)とすると、 R=250NM,θ=0度のときは、lx=0.0875NM、 R=250NM,θ=90度のときは、lx=0.005NM、 更に、R=5NM,θ=0度のときは、lx=0.00175NM といった具合にR,θの値でlxの値は大幅に変化する。For example, if l R = 0.05 NM (Nautical Mile: Nautical Miles), then l x = 0.0875 NM when R = 250 NM and θ = 0 °, and l x = 0.005 when R = 250 NM and θ = 90 ° NM, further, when R = 5 NM and θ = 0 °, l x = 0.00175 NM and the value of l x greatly changes with the value of R and θ.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

まず、問題点を明らかにするため、観測外乱が大きい場
合と小さい場合についてαの値が0か1かどちらが有利
な予測ができるかを第2図,第3図に基づいて説明す
る。
First, in order to clarify the problem, it will be described with reference to FIGS. 2 and 3 whether the value of α is 0 or 1 for which the observation disturbance is large and the observation disturbance is small.

第3図の示すように観測外乱が大きい場合、ターゲット
がほぼ等速運動をしていれば、αが小さい方が雑音を大
幅に除去し、良い予測ができる。しかしある程度旋回運
動に対する追従性を考えて実際には、αは最低でも0.5
程度で妥協するのが、総合的に良い予測ができる。ま
た、逆に第3図での観測外乱が小さい場合、旋回時にα
が大きいほど追従性が良好でよい推定ができる。旋回時
でない場合も外乱がもともと小さいのでαが大きくても
良好な推定ができるので、観測外乱が小さい場合は、α
が大きい程良いことがわかる。
As shown in FIG. 3, when the observed disturbance is large, if the target is moving at a substantially constant velocity, the smaller α is, the more noise can be removed, and a better prediction can be made. However, considering the followability to the turning motion to some extent, α is actually at least 0.5
Compromising on the degree can give a good overall prediction. On the contrary, when the observed disturbance in Fig. 3 is small, α
The larger is, the better the followability and the better the estimation. Since the disturbance is originally small even when the vehicle is not turning, a good estimate can be made even if α is large.
It is understood that the larger is, the better.

しかしながら、上記従来例においては、目標の位置によ
って観測外乱の大きさが大幅に変化するにも拘らず、位
置平滑係数α,速度平滑係数βの値を適当な定数として
予め定めていたことから,目標の位置により極端に予測
精度の悪くなる部分が存在し、これがため、総合的に追
尾を高精度に行うことができないという不都合があっ
た。
However, in the above-mentioned conventional example, the values of the position smoothing coefficient α and the velocity smoothing coefficient β are predetermined as appropriate constants, even though the magnitude of the observed disturbance greatly changes depending on the target position. There is a portion where the prediction accuracy is extremely deteriorated depending on the position of the target, which causes a problem that the tracking cannot be performed comprehensively with high accuracy.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、目標
の位置による極端な予測精度のバラツキを低減するとと
もに、総合的に高精度の追尾を可能としたレーダ用追尾
フィルタを提供することを、その目的とする。
The present invention improves the inconveniences of the conventional example, reduces the variation in the extreme prediction accuracy due to the target position, and provides a radar tracking filter that enables highly accurate tracking overall. To that end.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明では、レーダ観測の追尾誤差に対する位置の平滑
処理を行う位置平滑処理回路と、レーダ観測の追尾誤差
に対する速度の平滑処理を行う速度平滑処理回路とを備
え、これら各回路の出力に基づいて所定の演算を行い直
交座標における目標物の位置予測値および速度予測値を
出力するレーダ用追尾フィルタにおいて、位置平滑処理
回路および速度平滑処理回路に、当該各平滑処理回路が
レーダ観測情報の平滑処理に必要とする位置平滑係数又
は速度平滑係数を演算し出力する平滑係数計算回路を併
設する。
In the present invention, a position smoothing processing circuit that performs a position smoothing process for a tracking error of radar observation, and a speed smoothing processing circuit that performs a speed smoothing process for a tracking error of radar observation are provided, and based on the output of each of these circuits. In a tracking filter for radar that performs a predetermined calculation and outputs a predicted position value and a predicted speed value of a target in orthogonal coordinates, a smoothing processing circuit and a speed smoothing processing circuit perform smoothing processing on radar observation information in a position smoothing processing circuit and a speed smoothing processing circuit. A smoothing coefficient calculation circuit for calculating and outputting a position smoothing coefficient or a velocity smoothing coefficient required for is additionally provided.

そして、この平滑係数計算回路が、レーダ観測等により
得られる距離データおよび方位角データの絶対値を入力
しその位置座標上の観測誤差を演算する観測誤差演算機
能と、この観測誤差演算機能が作動し観測誤差が演算さ
れその最大値が算出された場合にその最大値に対応する
位置平滑係数を0.5前後の所定値に設定する位置平滑係
数最大値設定機能とを備えている。同時に、この平滑係
数計算回路は、前述した位置平滑係数最大値設定機能で
設定された範囲内で前述した位置平滑係数および速度平
滑係数を演算する機能を備えている、という構成を採っ
ている。これによって前述した目的を達成しようとする
ものである。
This smoothing coefficient calculation circuit inputs the absolute value of the distance data and azimuth data obtained by radar observation and calculates the observation error on the position coordinates, and this observation error calculation function operates. When the observation error is calculated and the maximum value is calculated, the position smoothing coefficient maximum value setting function for setting the position smoothing coefficient corresponding to the maximum value to a predetermined value around 0.5 is provided. At the same time, the smoothing coefficient calculating circuit has a function of calculating the above-described position smoothing coefficient and velocity smoothing coefficient within the range set by the above-described position smoothing coefficient maximum value setting function. This aims to achieve the above-mentioned object.

〔作用〕[Action]

観測値データの絶対値の最大誤差が算出された場合の平
滑係数αの値を、0.5とし、これによって、まず、最大
誤差時における旋回時の追従が改善され、同時に、この
最大誤差時における平滑係数αの値0.5をもって他の状
況変化の場合全てを規律するようにしたので、観測外乱
の大きい位置では観測外乱を大幅に除去して、総合的に
精度のよい予測ができ、観測外乱の小さい位置では、特
に目標の旋回時に予測値の真値に対する追従性が高まり
総合的に精度の良い予測が可能となる。
The value of the smoothing coefficient α when the maximum error of the absolute value of the observed value data is calculated is set to 0.5, which improves the follow-up during turning at the maximum error and at the same time smooths at the maximum error. Since the coefficient α of 0.5 is used to discriminate all other situations, the observation disturbance is largely removed at the position where the observation disturbance is large, and overall accurate prediction can be made and the observation disturbance is small. At the position, particularly when the target is turned, the followability with respect to the true value of the predicted value is improved, and it is possible to perform accurate prediction overall.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて説明する。
ここで、前述した従来例における第4図と同様の部分に
ついては同一の符号を用いることとする。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
Here, the same reference numerals are used for the same parts as those in FIG. 4 in the above-mentioned conventional example.

この第1図において、位置平滑処理部1及び速度平滑処
理部2の伝達関数αX(n)及びβX(n)/Tは、平滑係
数計算回路5によって決められる。
In FIG. 1, transfer functions α X (n) and β X (n) / T of the position smoothing processing unit 1 and the velocity smoothing processing unit 2 are determined by the smoothing coefficient calculation circuit 5.

即ち、平滑係数計算回路5では、まず、観測された距離
データRM(n),方位角データθM(n)をもとに,X座
標,Y座標について観測誤差lX(n),lY(n)を求め
る。この場合、観測誤差lX(n),lY(n)は、距離デ
ータRM(n),方位角データθM(n)の絶対値で決定
される。
That is, in the smoothing coefficient calculation circuit 5, first, based on the observed distance data R M (n) and azimuth angle data θ M (n), the observation error l X (n), l for the X coordinate and the Y coordinate is calculated. Find Y (n). In this case, the observation errors l X (n) and l Y (n) are determined by the absolute values of the distance data R M (n) and the azimuth data θ M (n).

式(12a)より lX(n) =RM(n)・|cosθM(n)・sinlθ|+lR・|sinθ
M(n)| …………(13a) lY(n) =RM(n)|sinθM(n)・sinlθ|+lR|cosθM(n)
| …………(13b) ここで、前述したモノパルスSSRを例にとってレーダの
精度で決まる値を数字におきかえておく。即ち、l=0.
002度,lR=0.005NMを、式(13a),(13b)に代入し
て、 lX(n) =0.0035・RM(n)・|cosθM(n)|+0.005|sinθM
(n)| …………(13a′) lY(n) =0.0035・RM(n)|sinθM(n)|+0.005|cosθ
M(n)| …………(13b′) そして、この誤差に基づいてαX(n),αY(n)を例
えば次式で求めるものとする。
Equation (12a) from l X (n) = R M (n) · | cosθ M (n) · sinl θ | + l R · | sinθ
M (n) | ............ (13a ) l Y (n) = R M (n) | sinθ M (n) · sinl θ | + l R | cosθ M (n)
| ………… (13b) Here, taking the monopulse SSR described above as an example, the value determined by the accuracy of the radar is replaced with a number. That is, l = 0.
002 degrees, a l R = 0.005 nm, equation (13a), are substituted into (13b), l X (n ) = 0.0035 · R M (n) · | cosθ M (n) | +0.005 | sinθ M
(N) | ... (13a ') l Y (n) = 0.0035R M (n) | sin θ M (n) | +0.005 | cos θ
M (n) | ... (13b ') Then, based on this error, α X (n) and α Y (n) are obtained by the following equation, for example.

αX(n)=C/〔C+lX 2(n)〕 ……………(14a)
αY(n)=C/〔C+lY 2(n)) ……………(14b)
(Cは定数) このCの決定法は、次のようにする。
α X (n) = C / [C + l X 2 (n)] …………… (14a)
α Y (n) = C / [C + l Y 2 (n)) …………… (14b)
(C is a constant) The method for determining C is as follows.

まず、観測誤差の最大値lXmaxを求めておく(R=250NM
(レーダの最大レンジ),θ=0°の時)。
First, find the maximum value of the observation error l x max (R = 250NM
(Maximum radar range), when θ = 0 °).

lXmax=0.00035×250 =0.0875(NM) そして、最大誤差の時のαの値を、例えばα=0.5とす
る方針をとれば、式(14a)より C=lX 2max=0.00766 とすればよい(ここで、α=0.5としたのは、最大誤差
時における旋回時の追従を考慮したためである)。
l X max = 0.00035 × 250 = 0.0875 (NM) And, if we take the policy that the value of α at the time of maximum error is, for example, α = 0.5, we can calculate from equation (14a) that C = l X 2 max = 0.00766. It suffices (here, α = 0.5 is set in consideration of follow-up during turning at the maximum error).

これにより、αX(n),αY(n)はそれぞれ式(14
a),(14b)により求めることが出来る。そして、βX
(n)及びβY(n)は、αX(n)及びαY(n)が求
まれば、一意的に決まり、 βX(n)=αX 2(n)/{1−αX(n)} ……(15
a) βY(n)=αY 2(n)/{1−αY(n)} ……(15
b) となる。
As a result, α X (n) and α Y (n) are respectively calculated by the formula (14
It can be calculated by a) and (14b). And β X
(N) and β Y (n) are uniquely determined if α X (n) and α Y (n) are obtained, and β X (n) = α X 2 (n) / {1-α X (N)} …… (15
a) β Y (n) = α Y 2 (n) / {1-α Y (n)} …… (15
b)

以上のようにして、平滑係数計算回路5では式(13
a′),(14a),(15a)に基づいて計算が行われ、こ
れによりX方向の平滑係数αX(n),βX(n)がそれ
ぞれ決定される。
As described above, in the smoothing coefficient calculation circuit 5, the equation (13
Calculations are performed based on a '), (14a), and (15a), and the smoothing coefficients α X (n) and β X (n) in the X direction are determined by this.

その他の構成は,前述した従来例と同一となっている。Other configurations are the same as those of the conventional example described above.

ここで、第1図においては、X座標のフィルタしか示さ
れていないが、Y座標のフィルタも同様に構成されてお
り、第1図のXの部分をYに代えることにより、Y座標
のフィルタが成立する。この図示しないY座標のフィル
タの平滑係数計算回路によって、式(13b′),(14
b),(15b)に基づいて計算を行うことにより、Y方向
の平滑係数αY(n),βY(n)が得られる。
Here, although only the X-coordinate filter is shown in FIG. 1, the Y-coordinate filter is also configured in the same manner, and by replacing the X portion in FIG. Is established. The smoothing coefficient calculating circuit of the Y-coordinate filter (not shown) allows the equations (13b ') and (14
By performing the calculation based on b) and (15b), the Y-direction smoothing coefficients α Y (n) and β Y (n) can be obtained.

このように、本実施例によれば、レーダ追尾処理におけ
る(R,θ)座標から(X,Y)座標に変換された目標モデ
ルでのα−βフィルタにおいて、平滑係数α,βの値
を、観測された距離データRM,方位角データθMの絶対
値によって変化させ決定する計算回路を有することによ
り、観測外乱の大きい位置では観測外乱を大幅に除去し
て、総合的に精度のよい予測ができ、観測外乱の小さい
位置では、特に目標の旋回時に予測値の真値に対する追
従性が高まり総合的に精度の良い予測が出来るという利
点がある。
As described above, according to the present embodiment, in the α-β filter in the target model converted from (R, θ) coordinates to (X, Y) coordinates in the radar tracking process, the values of the smoothing coefficients α and β are , By having a calculation circuit that changes and determines by the absolute values of the observed distance data R M and azimuth data θ M , the observation disturbance is largely removed at the position where the observation disturbance is large, and overall accuracy is high. There is an advantage that the prediction can be performed, and at a position where the observed disturbance is small, the followability to the true value of the predicted value is enhanced especially at the time of turning of the target, and the overall accurate prediction can be performed.

ここで、距離データRM,方位角データθMは、必ずしも
レーダ観測から得られたデータでなくともよい。また、
上記実施例では、距離データRMと方位角データθMのバ
ラツキから平滑係数α,βを求めているのではなく、距
離データRMと方位角データθMの絶対値から平滑係数
α,βを求めている点に特色を備えている。
Here, the distance data R M and the azimuth angle data θ M do not necessarily have to be data obtained from radar observation. Also,
In the above embodiment, the smoothing coefficients α and β are not obtained from the variations between the distance data R M and the azimuth angle data θ M , but the smoothing coefficients α and β are calculated from the absolute values of the distance data R M and the azimuth angle data θ M. It has a feature in the point of seeking.

尚、上記実施例においては、等速直線運動モデルについ
てのα−βフィルタについて説明したが、等加速運動モ
デルを基にすると,加速度をも考慮した加速度の平滑係
数γを含んだα−βフィルタの拡張としてのα−β−γ
フィルタについても本発明は適用可能である。
In the above embodiment, the α-β filter for the constant velocity linear motion model has been described. However, based on the uniform acceleration motion model, the α-β filter including the smoothing coefficient γ of acceleration in consideration of acceleration is also included. Α-β-γ as an extension of
The present invention is also applicable to filters.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は以上のように構成され機能するので、これによ
ると、位置平滑係数と速度平滑係数を別に入力される距
離データおよび方位角データの絶対値に対応して変化さ
せる平滑係数計算回路を設けたので、距離と方位角によ
り大幅に値の異なる観測外乱に対応して平滑係数を最適
な状態に設定することができ、特にこの平滑係数計算回
路を、目標物の距離データおよび方位角データの絶対値
を入力してその位置座標上の観測誤差を演算する観測誤
差演算機能と、この観測誤差演算機能が作動し観測誤差
が演算されその最大値が算出された場合にその最大値に
対応する位置平滑係数を0.5前後の所定値に設定する位
置平滑係数最大値設定機能とを有し、且つこの位置平滑
係数最大値設定機能で設定された範囲内で他の状況変化
に対する位置平滑係数および速度平滑係数を演算するよ
うに構成したので、前述した従来例と異なり、位置平滑
係数αの最大値を0.5前後の所定値に設定するようにし
たことから、観測外乱の大きい位置では、観測外乱を大
幅に除去して総合的に精度のよい予測ができ、観測外乱
の小さい位置では、バラツキが少なくなり、特に目標の
旋回時に予測値の真値に対する追従性が高まり総合的に
精度の良い予測ができ、このため、従来問題となってい
た目標の位置による予測精度のバラツキを大幅に軽減す
ることが可能となり、これがため、追尾性能を総合的に
著しく向上させることができるという従来にない優れた
レーダ用追尾フィルタを提供することができる。
Since the present invention is configured and functions as described above, according to this, a smoothing coefficient calculation circuit for changing the position smoothing coefficient and the velocity smoothing coefficient in accordance with the absolute values of the separately input distance data and azimuth data is provided. Therefore, it is possible to set the smoothing coefficient to the optimum state in response to the observed disturbance whose values greatly differ depending on the distance and the azimuth angle. Corresponds to the observation error calculation function that inputs the absolute value and calculates the observation error on that position coordinate, and the maximum value when this observation error calculation function operates and the observation error is calculated and the maximum value is calculated A position smoothing coefficient maximum value setting function for setting the position smoothing coefficient to a predetermined value of around 0.5, and a position smoothing coefficient for other situation changes within the range set by this position smoothing coefficient maximum value setting function. And since it is configured to calculate the velocity smoothing coefficient, unlike the above-mentioned conventional example, the maximum value of the position smoothing coefficient α is set to a predetermined value of around 0.5. Disturbances can be significantly removed and highly accurate prediction can be made.Variations are small at positions where observed disturbances are small, and the tracking of the true predicted value at the time of turning of the target is particularly high, resulting in high overall accuracy. Since it is possible to make predictions, it is possible to significantly reduce the variation in the prediction accuracy due to the target position, which has been a problem in the past. Therefore, it is not possible in the past to significantly improve the tracking performance overall. It is possible to provide an excellent tracking filter for radar.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
観測外乱が大きく等速運動をしている場合のαの影響の
説明図、第3図は観測外乱が小さく旋回運動をしている
場合のαの影響の説明図、第4図は従来例を示すブロッ
ク図、第5図はα−βフィルタを用いた追尾の概念図で
ある。 1……位置平滑処理回路、2……速度平滑処理回路、5
……平滑係数計算回路、α,αX(n)……位置平滑係
数、β,βX(n)……速度平滑係数、XM(n)……X
方向観測データ、RM(n)……距離データ、θM(n)
……方位角データ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of the influence of α when the observation disturbance is large and is performing uniform velocity motion, and FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example, and FIG. 5 is a conceptual diagram of tracking using an α-β filter. 1 ... position smoothing processing circuit, 2 ... speed smoothing processing circuit, 5
...... Smoothing coefficient calculation circuit, α, α X (n) …… Position smoothing coefficient, β, β X (n) …… Velocity smoothing coefficient, X M (n) …… X
Direction observation data, R M (n) …… distance data, θ M (n)
…… Azimuth data.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーダ観測の追尾誤差に対する位置の平滑
処理を行う位置平滑処理回路と、レーダ観測の追尾誤差
に対する速度の平滑処理を行う速度平滑処理回路とを備
え、これら各回路の出力に基づいて所定の演算を行い目
標物の直交座標上の位置予測値および速度予測値を出力
するレーダ用追尾フィルタにおいて、 前記位置平滑処理回路および速度平滑処理回路に、当該
各平滑処理回路が前記レーダ観測情報の平滑処理に必要
とする位置平滑係数又は速度平滑係数を演算し出力する
平滑係数計算回路を併設すると共に、 この平滑係数計算回路が、前記レーダ観測等により得ら
れる距離データおよび方位角データの絶対値を入力しそ
の位置座標上の観測誤差を演算する観測誤差演算機能
と、この観測誤差演算機能が作動し前記観測誤差が演算
されその最大値が算出された場合にその最大値に対応す
る位置平滑係数を0.5前後の所定値に設定する位置平滑
係数最大値設定機能とを備え、且つこの位置平滑係数最
大値設定機能で設定された範囲内で前記位置平滑係数お
よび速度平滑係数を演算するように構成されていること
を特徴としたレーダ用追尾フィルタ。
1. A position smoothing processing circuit for smoothing a position with respect to a tracking error of radar observation, and a velocity smoothing processing circuit for performing a velocity smoothing process with respect to a tracking error of radar observation, and based on outputs of these circuits. In a tracking filter for radar that outputs a predicted position value and a predicted speed value on a rectangular coordinate of a target by performing a predetermined calculation, the position smoothing processing circuit and the speed smoothing processing circuit include the smoothing processing circuit for the radar observation. A smoothing coefficient calculating circuit for calculating and outputting a position smoothing coefficient or a velocity smoothing coefficient necessary for smoothing information is provided, and this smoothing coefficient calculating circuit is used for calculating the distance data and the azimuth angle data obtained by the radar observation. The observation error calculation function that inputs the absolute value and calculates the observation error on the position coordinates, and this observation error calculation function operates When the maximum value is calculated, it is equipped with a position smoothing coefficient maximum value setting function that sets the position smoothing coefficient corresponding to the maximum value to a predetermined value around 0.5, and is set by this position smoothing coefficient maximum value setting function. A tracking filter for radar, characterized in that it is configured to calculate the position smoothing coefficient and the velocity smoothing coefficient within a defined range.
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