JP2000214252A - 追尾処理方法及びシステム - Google Patents

追尾処理方法及びシステム

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JP2000214252A JP11015731A JP1573199A JP2000214252A JP 2000214252 A JP2000214252 A JP 2000214252A JP 11015731 A JP11015731 A JP 11015731A JP 1573199 A JP1573199 A JP 1573199A JP 2000214252 A JP2000214252 A JP 2000214252A
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和夫 池羽
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高機動目標の追随性に影響を与えず、プロッ
ト測角誤差による航跡の速度ベクトルの誤差を低減す
る。 【解決手段】 バッファ4に記憶した、前々回および前
回の速度ベクトルから、補正判定処理部3で過去および
現在の速度ベクトルの変化を求める。さらに過去および
現在の速度ベクトルの変化を比較し、今回求めた航跡の
位置および速度ベクトルの補正が必要か否かを判定す
る。補正判定部3で補正が必要と判定した場合、補正処
理部5で今回求めた航跡の位置および速度ベクトルの補
正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、追尾処理方法およ
びシステムに関し、特に航跡のプロット測角誤差によ
る、航跡の位置および速度ベクトルの誤差を低減する方
式に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のレーダーの追尾処理シス
テムの一例を示すブロック図である。本追尾処理システ
ムは、航跡・プロット相関処理部1と、航跡情報演算処
理部2と、航跡情報更新処理部6と、航跡情報テーブル
7とから構成されている。
【0003】航跡・プロット相関処理部1には、追跡す
る航跡に関し検出されたプロットの位置情報(「プロッ
ト検出位置」ともいう。)が入力される。ここでは、現
在追尾を継続している目標の航跡の位置および速度,進
行方向を示す航跡の位置や速度ベクトルを航跡情報デー
タテーブル7から読み出して、検出したプロットがどの
航跡のプロットであるか、あるいは新規に発生した航跡
のものであるか等を判定するための相関処理を行う。相
関処理の結果、航跡情報やプロットデータは航跡情報演
算処理部2へ送られる。
【0004】航跡情報演算処理部2では、前回更新した
時の航跡の位置および速度ベクトルと、今回検出された
プロットの位置情報をもとにして、位置平滑化係数,速
度平滑化係数をそれぞれ用いて航跡の平滑化位置および
平滑化速度を求め、これらを今回の航跡の位置および速
度ベクトルとしている。
【0005】まず、平滑化位置は、前回更新した時の平
滑化位置Psn-1(Xsn-1,Ysn-1)、平滑化速度Vsn-1
(X’sn-1,Y’sn-1)および前回の更新から今回の更
新までの時間差Tを用いて下式(1)、(2)により予
測位置Ppn(Xpn,Ypn)を計算した後、下式(3)、
(4)により求める。
【0006】即ち、予測位置Ppn(Xpn,Ypn)は、 Xpn=Xsn-1+X’sn-1・T …(1) Ypn=Ysn-1+Y’sn-1・T …(2) 平滑化位置Psn(Xsn,Ysn)は、 Xsn=αXn+(1−α)Xpn …(3) Ysn=αYn+(1−α)Ypn …(4) ここで、Pn(Xn,Yn)はプロット検出位置である。
また、αは位置平滑化係数であり、航跡の追尾状況によ
り変化する係数である。αは0から1の間で変化し、追
尾目標の進行方向が変化すると大きな値に変化する。
【0007】次に、平滑化速度は、前回の平滑化速度V
sn-1,今回の予測位置Ppn(Xpn,Ypn)および前記プ
ロット検出位置Pn(Xn,Yn),前回の更新から今回
の更新までの時間差Tを用いて、次式(5)、(6)に
て求める。
【0008】即ち、平滑化速度Vsn(X’sn,Y’sn)
は、 X’sn=X’sn-1+β(Xn−Xpn)/T …(5) Y’sn=Y’sn-1+β(Yn−Ypn)/T …(6) ここで、βは速度平滑化係数で、αと同様に航跡の追尾
状況によって変化する係数である。βも0から1の間で
変化し、追尾目標の進行方向や速度が変化すると大きな
値に変化する。
【0009】以上のようにして求められた航跡の新たな
位置および速度ベクトルは航跡情報更新処理部6に出力
され、航跡情報データテーブル7に更新記録される。ま
た、航跡の位置および速度ベクトルは表示装置等に伝送
される。
【0010】図5は、従来の追尾処理システムによる目
標追尾の一例を示す図である。図5(a)に、等速直線
飛行を行っている航跡xと検出されたプロットP1〜P6
を示す。直線飛行の航跡に対してプロット検出位置は誤
差を持ち、本例では図に示すような位置にプロットが検
出された場合の目標追尾を示す。
【0011】追尾目標のプロットP1〜P6は、航跡・プ
ロット相関処理部1において航跡と相関がとれたもので
あり、航跡情報演算処理部2で平滑化位置,平滑化速度
の計算が行われる。
【0012】図5(b)は、航跡情報演算処理部2で算
出した各更新時間における平滑化位置Psn,平滑化速度
Vsn,予測位置Ppnを示すものである。時刻t1におい
てプロットP1が検出されたとき、この時刻での航跡の
予測位置Pp21は、時刻t0の平滑化位置Ps20および平
滑化速度Vs20をもとに前記(1),(2)式により算
出される。
【0013】時刻t1における平滑化位置Ps21は、求め
た予測位置Pp21を用いて前記(3),(4)式によ
り、プロット検出位置P1と予測位置Pp21との間で位置
平滑化係数αにより重み付けされて決定する。時刻t0
以前の平滑化速度の方向が更新ごとに大きく変化してい
たものと仮定すると、位置平滑化係数αは小さな値とな
っているため、時刻t1での平滑化位置Ps21は、予測位
置Pp21よりもプロット検出位置P1寄りにとられる。ま
た、速度平滑化係数βも小さな値となっているため、時
刻t1での平滑化速度Vs21を前記(5),(6)式で求
めると、時刻t0の平滑化位置Ps20からプロットP1の
位置に向かうベクトルに近いものになる。
【0014】時刻t2以降の平滑化位置Psn,平滑化速度
Vsnを同様にして求めると、図5(b)に示すようにな
る。平滑化位置Psn,平滑化速度Vsnともにプロット検
出位置誤差の影響を受けて、追尾目標が直線飛行である
にもかかわらず左右にばらついて追尾を継続しているこ
とがわかる。この例について、航跡の進行方向に対する
平滑化速度の方向の変動を標準偏差で表すと、38°と
なる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ機械回
転式のレーダー装置においては、同一の追尾目標のプロ
ット検出周期が長いため、プロットの測角誤差による航
跡の位置および速度ベクトルへの影響は大きくなかっ
た。しかし近年、任意の方向にビームを照射できる電子
走査方式のアンテナを用いたレーダー装置が開発され、
高機動目標の追随性を高めるために短い周期で追尾目標
にビームを照射するようになった。その結果、従来の追
尾処理方法およびシステムではプロットの測角誤差が航
跡の位置および速度ベクトルに大きく影響するという問
題が生じ、航空管制業務において支障を及ぼすようにな
った。
【0016】また、プロットの測角誤差の影響を低減さ
せるために、位置平滑化係数や速度平滑化係数が小さな
値となるようにこれらの値の設定ロジックを変更する
と、高機動目標に対する追随性が低下し追尾がはずれて
しまうという問題点があった。
【0017】(発明の目的)本発明の目的は、短い周期
でプロットが検出されても、プロットの測角誤差の影響
を抑圧し、安定した追尾を実現することができる追尾処
理方法およびシステムを提供することにある。
【0018】本発明の他の目的は、プロットの測角誤差
の影響を抑圧しても、高機動目標の追随性が低下するこ
とのない追尾処理方法およびシステムを提供することに
ある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明による追尾処理方
法およびシステムは、上記問題を解決するために、前々
回および前回の航跡更新時の速度ベクトル(平滑化速
度)を保持し、求めた航跡の位置(平滑化位置)および
速度ベクトルの補正の要否を判定し、航跡の位置および
速度ベクトルの補正を実施することを特徴とする。具体
的には、本発明の追尾処理方法は、目標のプロット検出
位置から平滑化係数を用いて航跡の位置および速度ベク
トルを求めるレーダーの追尾処理方法において、前々回
および前回の航跡の更新時の速度ベクトルおよび今回求
めた速度ベクトルから前回および今回の速度ベクトルの
変化を算出し、前回および今回の速度ベクトルの変化を
比較し、前記変化の方向が異なる場合に、航跡の位置お
よび速度ベクトルを航跡の位置および速度ベクトルがプ
ロット検出位置の方向に偏らないように補正して更新す
ることを特徴とする。また、前記航跡の位置および速度
ベクトルの補正は、前回と今回の航跡の位置および速度
ベクトルのそれぞれの平均値を求めることにより行うこ
とを特徴とする。
【0020】本発明の追尾処理システムは、目標のプロ
ット検出位置から平滑化係数を用いて航跡の位置および
速度ベクトルを求めるレーダーの追尾処理システムにお
いて、前々回および前回の航跡の更新時の速度ベクトル
を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前々
回および前回の速度ベクトルから過去の速度ベクトルの
変化を求めるとともに、記憶手段で記憶された前回の速
度ベクトルと今回計算した速度ベクトルから現在の速度
ベクトルの変化を求め、過去と現在の速度ベクトルの変
化を比較し前記速度ベクトルの変化の方向が異なるか否
か判定する補正判定手段と、前記速度ベクトルの変化の
方向が異なる場合に、今回求めた航跡の位置および速度
ベクトルをプロット検出位置の方向に偏らないように補
正する補正処理手段とを有することを特徴とする。ま
た、前記補正処理手段は、航跡の位置および速度ベクト
ルを前回と今回の航跡の位置および速度ベクトルのそれ
ぞれの平均値を求める演算手段を有することを特徴とす
る。
【0021】(作用)記憶手段には、前々回と前回の速
度ベクトルを記憶しておき、この内容を補正判定手段で
読み出し、前々回と前回のの速度ベクトルから過去の速
度ベクトルの変化を求める。さらに、記憶手段で記憶さ
れた前回の速度ベクトルと今回計算した速度ベクトルか
ら現在の速度ベクトルの変化を求める。補正判定手段で
は、この過去と現在の速度ベクトルの変化を比較するこ
とにより、補正判定の要否を判定する。補正が必要と判
定された場合は、今回求めた航跡の位置および速度ベク
トルを補正処理手段で補正する。
【0022】
【発明の実施の形態】(構成の説明)次に、本発明の実
施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1
を参照すると、本発明の一実施の形態としてのブロック
図が示されている。本実施の形態は、航跡・プロット相
関処理部1と、航跡情報演算処理部2と、補正判定処理
部3と、バッファ4と、補正処理部5と、航跡情報更新
処理部6と航跡情報データテーブル7とから構成され
る。
【0023】航跡・プロット相関処理部1には、追尾し
ている航跡に関して検出されたプロットの位置情報が入
力される。ここでは、現在追尾を継続している目標の航
跡の位置および速度,進行方向を示す航跡の位置や速度
ベクトルを航跡情報データテーブル7から読み出して、
検出したプロットがどの航跡のプロットであるか、ある
いは新規に発生した航跡のものであるか等を判定するた
めの相関処理を行う。相関処理の結果、航跡情報や航跡
と相関したプロットデータは航跡情報演算処理部2へ送
られる。
【0024】航跡情報演算処理部2では、前回更新した
航跡の位置および速度ベクトルと、今回検出したプロッ
トの位置をもとにして、位置平滑化係数,速度平滑化係
数をそれぞれ用いて航跡の平滑化位置および平滑化速度
を求め、これらを今回の航跡の位置および速度ベクトル
としている。航跡の平滑化位置および平滑化速度を求め
る手順は、従来の技術と同様に前述の式(1)から
(6)を用いて算出する。航跡情報演算処理部2で算出
した平滑化速度は、補正判定処理部3に入力するととも
にバッファ4にも入力し、ここで一時的に記憶する。
【0025】バッファ4には、前々回および前回航跡を
更新したときの平滑化速度が記憶されている。これらの
情報を補正判定処理部3に入力し、平滑化位置,平滑化
速度の補正の要否について判定を行う。
【0026】補正判定処理部3では、入力された前々回
および前回の平滑化速度からその変化量Vcn-1を求め、
前回および今回の平滑化速度からその変化量Vcnを求め
る。これらの変化量はベクトルであり、Vcn-1とVcnの
方向の変化により補正の要否を判定する。
【0027】補正判定処理部3において、補正を行わな
いものと判定された場合は、今回求めた平滑化位置およ
び平滑化速度はそのまま航跡情報更新処理部6に入力さ
れる。また、補正が必要と判定された場合は、前回およ
び今回の平滑化位置,平滑化速度が補正処理部5送出さ
れる。ここで、平滑化位置,平滑化速度ともに今回算出
した値と前回算出した値との平均値を求め、これらを補
正後の値とする。補正後の平滑化位置,平滑化速度は、
航跡情報更新処理部6に入力するとともに、バッファ4
にも入力する。バッファ4では、すでに記憶されている
今回の平滑化速度を、補正処理部5から入力された補正
後の平滑化速度で更新する。
【0028】航跡情報更新処理部6では、入力された平
滑化位置,平滑化速度で航跡情報データテーブル7の当
該航跡の情報を更新する。さらに、これらの情報を表示
装置等へ出力する。
【0029】(動作の説明)本実施の形態の動作につい
て、先の図1に示すブロック図および図2に示す等速直
線飛行を行う追尾目標の追尾例を用いて説明する。
【0030】図2の追尾例における追尾目標の飛行方向
とプロット検出位置P1〜P6は、従来の技術の説明で用
いた図5(a)に示したものと同一であり、航跡・プロ
ット相関処理部1においては従来の技術と同じ結果が得
られる。相関したプロットと航跡情報が航跡情報演算処
理部2に入力され、ここでプロット検出時刻tnにおけ
る航跡の平滑化位置Psn,平滑化速度Vsnを計算する。
【0031】時刻t1では、平滑化位置Ps11および平滑
化速度Vs11を従来の技術と同様に求め、補正判定処理
部3とバッファ4に入力する。補正判定処理部3では、
補正の必要性を判定するために必要な過去2回の平滑化
速度がまだバッファ4に記憶されていないため、ここで
は補正なしと判定する。その結果、航跡情報演算処理部
2で求めた平滑化位置Ps11,平滑化速度Vs11がそのま
ま航跡情報更新処理部6に入力される。
【0032】時刻t2では、航跡情報演算処理部2が前
述と同様に平滑化位置Ps12,平滑化速度Vs12を算出
し、補正判定処理部3とバッファ4に入力する。ここ
で、補正判定処理部3は、バッファ4に記憶した過去2
回の航跡更新時の平滑化速度Vs10およびVs11を読み出
し、航跡情報演算処理部2で求めた今回の平滑化位置P
s12,平滑化速度Vs12の補正の要否を判定する。判定に
は、下式(7)、(8)にて求めた前々回および前回の
平滑化速度の変化ベクトルVcn-1と前回および今回の平
滑化速度の変化ベクトルVcnを用いる。
【0033】 Vcn-1=f(Vsn-1−Vsn-2) …(7) Vcn =f(Vsn −Vsn-1) …(8) Vsn-2 前々回の平滑化速度 Vsn-1 前回の平滑化速度 Vsn 今回求めた平滑化速度 ここで、関数f(Vsn-Vsn-1)は、平滑化速度の変化
ベクトルVsn−Vsn-1について、平滑化速度Vsnの方向
を0度とした時のベクトルに変換する関数であり、その
方向は±180度の間の値をとるものとする。また、こ
こでは時計回りの方向を角度の+方向と定義する。補正
の要否の判定はこのVcnおよびVcn-1の符号の違いによ
り行い、符号が異なる場合には補正を行うものとし、符
号が一致する場合には補正を行わないものと判定する。
【0034】時刻t2では、時刻t0,t1,t2での平滑
化速度から、前記式(7),(8)を用いて平滑化速度
の変化ベクトルVc1およびVc2を算出し、この方向の変
化により補正の要否を判定する。図2に示す例では、V
c1の方向は−63°,Vc2の方向は+56°であり、そ
れぞれの符号が異なるため補正を行うものと判定する。
【0035】補正が必要と判定した場合、補正処理部5
では補正判定処理部3から入力された前回の平滑化位置
Psn-1,平滑化速度Vsn-1および今回の平滑化位置Ps
n,平滑化速度Vsnから、下式(9)、(10)にてそ
れぞれの平均値を求めて、その結果を補正後の平滑化位
置P’sn,平滑化速度V’snとする。
【0036】 P’sn=(Psn+Psn-1)/2 …(9) V’sn=(Vsn+Vsn-1)/2 …(10) 時刻t2における補正後の平滑化位置P’s2,平滑化速
度V’s2は、図2に示すような位置となる。
【0037】補正後の平滑化位置P’sn,平滑化速度
V’snは航跡情報更新処理部6に入力するとともに、バ
ッファ4にも平滑化速度V’snを入力し、すでに記録さ
れている補正前の平滑化速度Vsnを更新する。
【0038】航跡情報更新処理部6では、入力された平
滑化位置,平滑化速度で航跡情報データテーブル7に記
憶されている当該航跡の平滑化位置,平滑化速度を更新
し、また表示装置等にもこれらのデータを送出する。
【0039】前述の補正判定処理部3で、補正処理の必
要がないと判定された場合は、航跡情報演算処理部2で
算出された平滑化位置Psn,平滑化速度Vsnがそのまま
航跡情報更新処理6に入力されて、航跡情報データテー
ブル7の更新,表示装置等へのデータ送出を行う。
【0040】以降の航跡更新も同様にして、時刻t3〜
t6での平滑化位置,平滑化速度を求めると図2のよう
になる。図5(b)に示す、従来の追尾処理方法および
システムによる追尾の結果と比較すると、平滑化位置,
平滑化速度ともに安定し、追尾目標の飛行経路に沿った
追尾を継続することがわかる。また、航跡の進行方向に
対する平滑化速度の方向の変動を、従来技術の場合と同
様に標準偏差で表すと19°となり、本システムによる
追尾安定化の効果が現れていることがわかる。
【0041】図3は、追尾目標が旋回加速度3Gで旋回
飛行を行っている場合について、本システムで目標追尾
を実施した一例である。図3(a)は追尾目標の飛行経
路とプロット検出位置、およびこれらのプロットをもと
に前述の手順にて目標追尾を実施した結果得られた平滑
化位置,平滑化速度を示す。図3(b)には、各更新時
刻に算出した平滑化速度変化ベクトルVcnの方向を示
す。変化ベクトルVcnの方向は、追尾目標が旋回を行っ
ている時刻t2からt10にかけてすべて−の値となって
おり、補正判定処理部3では補正なしと判定される。つ
まり旋回目標の追尾では、従来の追尾処理方法およびシ
ステムと同じ処理となり、高機動目標の追随性が損なわ
れないことがわかる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、次のような効果を奏する。
【0043】過去2回の速度ベクトル(平滑化速度)お
よび今回求めた速度ベクトルからその変化を算出し、前
回および今回の変化を比較し、その変化する方向が異な
る場合には、従来の追尾処理システムの方法で求めた航
跡の位置(平滑化位置),速度ベクトルに補正を加え、
プロット検出位置の方向に航跡の位置および速度ベクト
ルが偏らないようにしたから、プロット検出位置の誤差
が、航跡の位置および速度,進行方向を示す航跡の位置
および速度ベクトルに及ぼす影響を抑圧し、安定した目
標追尾を実現することができる。
【0044】また、前述の変化を比較し、その変化する
方向が同じ場合には従来の追尾処理システムの方法で求
めた航跡の位置および速度ベクトルをそのまま採用する
ようにしたから、目標追尾を安定化させても高機動目標
の追随性に影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の追尾処理方法およびシステムの一実施
の形態の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明を用いた直線飛行目標追尾の実施の形態
を示す図である。
【図3】本発明を用いた旋回飛行目標追尾の実施の形態
を示す図である。
【図4】従来の追尾処理システムの構成を示すブロック
図である。
【図5】従来の追尾処理システムを用いた直線飛行目標
追尾の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
1 航跡・プロット相関処理部 2 航跡情報演算処理部 3 補正判定処理部 4 バッファ 5 補正処理部 6 航跡情報更新処理部 7 航跡情報データテーブル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標のプロット検出位置から平滑化係数
    を用いて航跡の位置および速度ベクトルを求めるレーダ
    ーの追尾処理方法において、 前々回および前回の航跡の更新時の速度ベクトルおよび
    今回求めた速度ベクトルから前回および今回の速度ベク
    トルの変化を算出し、前回および今回の速度ベクトルの
    変化を比較し、前記変化の方向が異なる場合に、今回求
    めた航跡の位置および速度ベクトルを航跡の位置および
    速度ベクトルがプロット検出位置の方向に偏らないよう
    に補正して更新することを特徴とする追尾処理方法。
  2. 【請求項2】 前記航跡の位置および速度ベクトルの補
    正は、前回と今回の航跡の位置および速度ベクトルのそ
    れぞれの平均値を求めることにより行うことを特徴とす
    る請求項1記載の追尾処理方法。
  3. 【請求項3】 目標のプロット検出位置から平滑化係数
    を用いて航跡の位置および速度ベクトルを求めるレーダ
    ーの追尾処理システムにおいて、 前々回および前回の航跡の更新時の速度ベクトルを記憶
    する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前々回およ
    び前回の速度ベクトルから過去の速度ベクトルの変化を
    求めるとともに、記憶手段で記憶された前回の速度ベク
    トルと今回計算した速度ベクトルから現在の速度ベクト
    ルの変化を求め、過去と現在の速度ベクトルの変化を比
    較し前記速度ベクトルの変化の方向が異なるか否か判定
    する補正判定手段と、前記速度ベクトルの変化の方向が
    異なる場合に、今回求めた航跡の位置および速度ベクト
    ルをプロット検出位置の方向に偏らないように補正する
    補正処理手段とを有することを特徴とする追尾処理シス
    テム。
  4. 【請求項4】 前記補正処理手段は、航跡の位置および
    速度ベクトルを前回と今回の航跡の位置および速度ベク
    トルのそれぞれの平均値を求める演算手段を有すること
    を特徴とする請求項3記載の追尾処理システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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