JP2007255982A - Target track correlation device, and correlation determination method of target track - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数あるレーダ等のセンサが各々生成した航跡情報が同一目標のものであるか否かを判定する目標航跡相関装置に関するものである。 The present invention relates to a target track correlation apparatus that determines whether or not track information generated by a plurality of sensors such as radars is the same target.
現在、複数のセンサから得られる目標情報に対して、相関ゲート(ソフトウェアゲートともいう)を設けることで、複数のセンサから得られる各々の目標情報が同一目標からの情報か否か判定する相関判定方式が提案されている。 Correlation determination that determines whether each piece of target information obtained from a plurality of sensors is information from the same target by providing a correlation gate (also called software gate) for the target information obtained from a plurality of sensors. A scheme has been proposed.
このような方式の一例として、目標追尾位置相関及び目標追尾速度相関を用いた航跡相関装置が従来技術として知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an example of such a method, a wake correlator using a target tracking position correlation and a target tracking speed correlation is known as a conventional technique (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、前記の従来技術においては、各センサから得られる目標追尾位置と追尾速度のそれぞれの差をもとに航跡相関判定を実施しているが、真の目標とほぼ同等の速度をもった別の目標が近傍に存在した場合、複数のセンサから得られる各々の目標情報を同一目標からの情報であると誤って判定して、真の目標に対して追尾が継続できなくなるという課題があった。 However, in the prior art described above, the wake correlation determination is performed based on the difference between the target tracking position and the tracking speed obtained from each sensor. When there is a target in the vicinity, each target information obtained from a plurality of sensors is erroneously determined to be information from the same target, and there is a problem that tracking cannot be continued with respect to the true target. .
誤相関を防ぐためには、各センサの目標追尾アルゴリズムを改修し、各センサから得られる目標情報が合致するようにさせることが望ましいが、各センサには座標軸誤差及びセンサ設置位置誤差等が存在するため容易に目標情報を合致させることは難しい。 In order to prevent cross-correlation, it is desirable to modify the target tracking algorithm of each sensor so that the target information obtained from each sensor matches, but each sensor has a coordinate axis error, a sensor installation position error, etc. Therefore, it is difficult to easily match the target information.
上述したように、従来技術は、各センサから得られる目標の追尾位置と追尾速度の差をもとに相関判定するものであり、近傍にほぼ同一速度をもった目標が存在した場合は、誤相関が発生しやすい。 As described above, the conventional technique determines the correlation based on the difference between the tracking position of the target obtained from each sensor and the tracking speed, and if there is a target having almost the same speed in the vicinity, an error occurs. Correlation is likely to occur.
この発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、各センサから得られる複数の目標速度がほぼ同一の場合においても誤相関を軽減し、追尾維持性能の向上を図る目標航跡相関装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the cross correlation even when a plurality of target speeds obtained from each sensor are substantially the same, and improves the tracking maintenance performance. An object is to provide an apparatus.
この発明に関わる目標航跡相関装置は、複数のセンサの各々により得られる目標に関する複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する目標航跡相関装置であって、複数の前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度ベクトルのなす角度を算出する目標追尾速度ベクトル差算出器と、前記センサにより得られる航跡情報の誤差を前記センサ毎に予め設定しテーブル化した追尾誤差テーブルと、前記追尾誤差テーブルの航跡情報の誤差に基づいて、前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値を設定するしきい設定器と、前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度と前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを比較して、前記複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する航跡相関判定器とを備えるようにした。 The target track correlation apparatus according to the present invention is a target track correlation apparatus that determines whether or not a plurality of track information related to a target obtained by each of a plurality of sensors is information related to the same target, and the plurality of track information Based on the information, a target tracking speed vector difference calculator that calculates an angle formed by the target tracking speed vector obtained by each sensor, and an error in the track information obtained by the sensor is preset for each sensor and tabulated. A threshold error setting unit for setting a correlation threshold value of an angle formed by the target tracking speed vector based on an error in tracking information of the tracking error table, the tracking error table, and an angle formed by the tracking speed vector of the target And the correlation threshold value of the angle formed by the tracking speed vector of the target, it is determined whether or not the plurality of track information are information on the same target. And so and a track correlation determination unit for constant.
この発明によれば、各センサから得られる複数の目標速度がほぼ同一の場合においても誤相関を低減でき、追尾維持性能の向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, even when a plurality of target velocities obtained from the sensors are substantially the same, the cross correlation can be reduced, and the tracking maintenance performance can be improved.
実施の形態1.
図1〜図4を用いてこの発明の実施の形態1に関わる目標航跡相関装置を説明する。
図1は、この発明の実施の形態1に関わる目標航跡相関装置200の構成を示すブロック図である。
The target track correlation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a target
図1において、目標航跡相関装置200は、複数のセンサ10から目標20に関する目標航跡情報100を入手する。ここでは一例として、目標航跡相関装置200は、第1のセンサ10a、第2のセンサ10bの2個のセンサから各々目標航跡情報100a、100bを取得するものとする。また、各センサには識別用のID番号が割り振られている。
In FIG. 1, the target
目標航跡相関装置200は、複数のセンサ10より得られた目標航跡情報100を管理する目標情報管理器1と、各センサ10から得られた目標航跡情報100をもとに、各センサが求めた目標20の追尾位置の差である目標追尾位置差を算出する目標追尾位置差算出器2と、各センサ10から得られた目標航跡情報100をもとに、各センサが求めた目標20の追尾速度の差である目標追尾速度差を算出する目標追尾速度差算出器3と、各センサ10から得られた目標航跡情報100をもとに、各センサが求めた目標20の追尾速度ベクトルのなす角を算出する追尾速度ベクトル差算出器4と、あらかじめ計算した各センサ10による目標追尾誤差を格納する追尾誤差テーブル5と、追尾誤差テーブルから相関しきい値を設定するしきい値設定器6と、前述の目標追尾位置差算出器2、目標追尾速度差算出器3、目標追尾速度ベクトル差算出器4の出力結果と、しきい値設定器6で設定した相関しきい値とを比較し、各センサが求めた目標20の航跡において相関の有無を判定する航跡相関判定器7とを備える。
The target
ここで、目標航跡情報100とは、目標20からのデータを取得したセンサのID番号、センサが目標20からのデータを取得した時刻であるセンサ時刻、目標20の追尾位置、目標20の追尾速度、追尾回数のことをいう。
目標の追尾位置とはセンサが捕らえて追尾する目標の位置のことであり、目標の追尾速度とはセンサが捕らえて追尾する目標の速度のことであり、目標の追尾速度ベクトルとはセンサが捕らえて追尾する目標の速度ベクトルのことである。
Here, the target track information 100 is the ID number of the sensor that acquired the data from the
The target tracking position is the target position that the sensor captures and tracks, the target tracking speed is the target speed that the sensor captures and tracks, and the target tracking speed vector is the sensor tracking This is the target velocity vector to be tracked.
センサ10は、例えば、目標20の3次元情報(距離、仰角、方位角)を得るレーダや、IRセンサと測距センサを組み合わせ3次元情報(距離、仰角、方位角)を得るセンサのことである。
目標20に対して電波を送受信することにより、レーダは目標20の3次元情報(距離、仰角、方位角)を取得し、3次元情報を基に追尾する目標20の位置、速度、速度ベクトルの情報を出力する。
また、IRセンサは目標20の仰角、方位角を取得し、測距センサは目標20との距離の情報を取得する。
The sensor 10 is, for example, a radar that obtains three-dimensional information (distance, elevation angle, azimuth) of the
By transmitting / receiving radio waves to / from the
The IR sensor acquires the elevation angle and azimuth angle of the
センサ10は目標20を追尾した追尾回数をカウントして、その追尾回数を目標情報管理器1に出力する。
The sensor 10 counts the number of times the
次に、図1、図2を用いて、この発明の目標航跡相関装置の動作について説明する。
図2は、目標航跡相関装置の動作を示すフローチャート図である。
Next, the operation of the target track correlation apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the target track correlation apparatus.
図1において、複数センサより得られた目標20に関する目標航跡情報100を目標情報管理器1に格納する(S101)。
In FIG. 1, the target track information 100 regarding the
目標追尾位置差算出器2は、目標情報管理器1からの最新の目標航跡情報100をもとに目標20の追尾位置差dPを算出する(S102)。
The target tracking
次に、目標追尾速度算出器3は、目標情報管理器1からの最新の目標航跡情報100をもとに目標20の追尾速度差dVを算出する(S103)。
Next, the target
さらに、目標追尾速度ベクトル差算出器4は、目標情報管理器1からの最新の目標航跡情報100をもとに追尾速度ベクトルのなす角θを算出する(S104)。 Further, the target tracking speed vector difference calculator 4 calculates the angle θ formed by the tracking speed vector based on the latest target track information 100 from the target information manager 1 (S104).
しきい値設定器6は、目標情報管理器1が出力する目標航跡情報100を入力する。しきい値設定器6は、目標航跡情報100からセンサ10のID番号と、そのID番号のセンサ10が目標20を追尾した追尾回数を取得する。次に、しきい値設定器6は、目標追尾誤差テーブル5から、センサ10のID番号とそのセンサ10の追尾回数をもとに、予めセンサ毎に定められた追尾位置誤差、追尾速度誤差、追尾速度ベクトルの角度誤差を抽出する(S105)。目標追尾誤差テーブル5については後で説明する。
The
しきい値設定器6は、センサ毎に抽出した追尾位置誤差、追尾速度誤差、追尾角速度誤差を用いて、目標の追尾位置の相関しきい値errdP、目標の追尾速度の相関しきい値errdV、目標の追尾速度ベクトルの相関しきい値errθを設定する(S106)。
The
しきい値設定器6は、各相関しきい値errdP、errdV、errθを航跡相関判定器7に出力する(S107)
The
航跡相関判定器7は、目標追尾位置差算出器2、目標追尾速度差算出器3、目標追尾速度ベクトル差算出器4が出力する出力結果(dP、dV、θ)と、しきい値設定器6が出力する出力結果(errdP、errdV、errθ)とを比較し、航跡相関有無の判定を行う(S108〜S110)。
The wake
次に、図3を参照して、この発明の目標航跡相関装置を説明する。
図3は、目標航跡相関装置200が行う目標相関処理の具体的な事例を示す説明図である。
センサ1及びセンサ2より得られた目標情報(センサID番号、センサ時刻、目標追尾位置、目標追尾速度、追尾回数等)を目標情報管理器1に格納する。
Next, the target track correlation apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a specific example of target correlation processing performed by the target
The target information (sensor ID number, sensor time, target tracking position, target tracking speed, number of tracking, etc.) obtained from the
目標追尾位置差算出器2は、情報管理器1から各センサの最新目標情報(目標追尾位置)をもとに目標の追尾位置差を算出する。
The target tracking
式1a〜式1gにおいて、追尾位置差dPの算出方法を示す。 ここでは、一例としてセンサ1からの目標情報(追尾位置)を(X1k,Y1k,Z1k)、センサ2からの目標情報(追尾位置)を(X2n,Y2n,Z2n)とする。また、航跡相関処理を実施する時刻をT、センサ1の目標航跡時刻をT1、センサ2の目標航跡時刻をT2とする。なお、k、nは各センサにおける目標追尾回数を示す。
In Expression 1a to Expression 1g, a method for calculating the tracking position difference dP is shown. Here, as an example, the target information (tracking position) from the
次に、目標追尾速度差算出器3では、目標情報管理器1から各センサの最新目標情報(追尾速度)をもとに目標の追尾速度差を算出する。
Next, the target tracking
式2において、追尾速度差dVの算出方法を示す。ここでは、一例としてセンサ1からの目標情報(追尾速度)を(VX1k,VY1k,VZ1k)、センサ2からの目標情報(追尾速度)を(VX2n,VY2n,VZ2n)とする。なお、k、nは各センサにおける目標追尾回数を示す。
In
次に、目標追尾速度ベクトル差算出器4では、目標情報管理器1から各センサの最新目標情報をもとに目標の追尾速度ベクトルのなす角θを算出する。
Next, the target tracking speed vector difference calculator 4 calculates an angle θ formed by the target tracking speed vector based on the latest target information of each sensor from the
式3a〜式3dにおいて、追尾速度ベクトルのなす角θの算出方法を示す。ここでは、一例としてセンサ1からの目標情報(追尾速度)を(VX1k,VY1k,VZ1k)、センサ2からの目標情報(追尾速度)を(VX2n,VY2n,VZ2n)とする。なお、k、nは各センサにおける目標追尾回数を示す
In Expressions 3a to 3d, a method for calculating the angle θ formed by the tracking speed vector is shown. Here, the target information from the
次に、しきい値設定器6は、あらかじめ各センサ諸元をもとにシミュレーション等により解析し、用意された追尾誤差テーブル5からセンサ毎に目標20の追尾回数を検索キーに追尾誤差を抽出する。
Next, the
ここで、図4を用いて追尾誤差テーブル5について説明する。
図4は、追尾誤差テーブル5の一例を示した図である。追尾誤差テーブル5において、位置誤差、速度誤差、速度ベクトルのなす角の測定誤差が、追尾回数毎に設定されている。
Here, the tracking error table 5 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of the tracking error table 5. In the tracking error table 5, the measurement error of the position error, the speed error, and the angle formed by the speed vector is set for each tracking number.
一般に、センサで目標追尾を行う場合、最初の数サンプリングは過渡応答状態となり追尾が安定しないため測定誤差が大きい。追尾開始後、一定時間が経過すると追尾結果は収束し測定誤差も小さくなる。このように、センサが出力する結果に含まれる位置や速度等の測定誤差は追尾回数に大きく依存するため、追尾回数に関係なく一律に位置や速度等の測定誤差を設定すると、図2で示したステップS108〜S110で行う判定を誤る可能性が高い。 In general, when performing target tracking with a sensor, the first few samplings are in a transient response state, and tracking is not stable, resulting in a large measurement error. When a certain time elapses after the start of tracking, the tracking result converges and the measurement error is reduced. As described above, the measurement errors such as the position and speed included in the output result of the sensor greatly depend on the number of tracking. Therefore, when the measurement errors such as the position and the speed are set uniformly regardless of the number of tracking, it is shown in FIG. There is a high possibility that the determinations made in steps S108 to S110 are erroneous.
第1のセンサ10aと第2のセンサ10bが同一の目標を別々のタイミングで観測を開始した場合、例えば、第1のセンサ10aで目標を追尾中に、途中で第2のセンサ10bが同一の目標を追尾開始した場合、第2のセンサ10bの測定誤差は第1のセンサ10aの測定誤差より大となる。測定誤差は追尾回数に依存するものであるため、ステップS108〜S110で行う判定に用いる相関閾値を追尾回数に依存しない固定値とすると、本来、相関あり(同一目標である)と判断する場合であっても、相関なし(異なる目標)と判断しまう可能性がある。
When the first sensor 10a and the
このため、この発明の実施の形態1の追尾誤差テーブル5においては、位置誤差、速度誤差、速度ベクトルのなす角の測定誤差を、追尾回数毎に設定している。 For this reason, in the tracking error table 5 according to the first embodiment of the present invention, the measurement error of the angle formed by the position error, the speed error, and the speed vector is set for each tracking number.
最後に、航跡相関判定器7は、目標追尾位置差算出器2、目標追尾速度差算出器3、目標追尾速度ベクトル差算出器4からの出力結果と、しきい値設定器6で設定したしきい値とを比較し、すべてしきい値内の場合、相関有りと判定を行う。
Finally, the wake
式4a〜式4cにおいて、相関しきい値errdP、errdV、errθの算出方法を示す。ここでは一例として、センサ1による目標追尾回数はK回目とし、追尾回数を検索キーとして追尾誤差テーブルから抽出した位置誤差をerrP1k、速度誤差をerrV1k、角速度誤差をerrA1kとする。また、センサ2による目標追尾回数はn回目とし、追尾回数を検索キーとして追尾誤差テーブルから抽出した位置誤差をerrP2n、速度誤差をerrV2n、角速度誤差をerrA2nとする。
In Expressions 4a to 4c, a method of calculating the correlation threshold values errdP, errdV, and errθ is shown. Here, as an example, the target tracking number by the
このように、この発明の目標航跡相関装置は、目標速度ベクトル差計算器を備えて各センサから得られた目標の速度ベクトルからなす角を算出し、算出した目標の速度ベクトルからなす角を相関しきい値と比較することにより、複数のセンサから得られる各々の目標情報が同一目標からの情報か否か判定するようにした。
また、この発明の目標航跡相関装置は、目標追尾の追尾回数毎にセンサの測定誤差を設定した追尾誤差テーブルを備え、センサが目標を追尾した追尾回数に基づき測定誤差を抽出し、相関しきい値を設定するようにした。
As described above, the target track correlation apparatus of the present invention includes a target speed vector difference calculator, calculates an angle formed from the target speed vector obtained from each sensor, and correlates the angle formed from the calculated target speed vector. By comparing with the threshold value, it is determined whether each target information obtained from a plurality of sensors is information from the same target.
In addition, the target track correlation apparatus of the present invention includes a tracking error table in which the measurement error of the sensor is set for each tracking number of target tracking, extracts the measurement error based on the tracking number of times the sensor tracks the target, and correlates the correlation threshold. The value was set.
このように、この発明の実施の形態1によれば、各センサから得られた目標の速度ベクトルからなす角を用いて判定をすることにより相関性能が向上し、複数のセンサから得られる各々の目標情報が同一目標からの情報か否かを正しく判定することができる。
また、この発明の実施の形態1によれば、複数センサからの目標情報の相関処理を行う際に、各センサの追尾回数により相関しきい値を設定するようにしたことで、適正な相関しきい値を設定することが可能となり、相関性能の向上を図ることができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the correlation performance is improved by making a determination using the angle formed from the target velocity vector obtained from each sensor, and each obtained from a plurality of sensors. It is possible to correctly determine whether the target information is information from the same target.
Further, according to the first embodiment of the present invention, when performing correlation processing of target information from a plurality of sensors, the correlation threshold is set according to the number of tracking of each sensor, so that proper correlation is achieved. It becomes possible to set a threshold value, and the correlation performance can be improved.
1 目標情報管理器、2 目標追尾位置差算出器、3 目標追尾速度差算出器、4 目標追尾速度ベクトル差算出器 5 追尾誤差テーブル 6 しきい値設定器 7 航跡相関判定器、10 センサ、10a 第1のセンサ、10b 第2のセンサ、20 目標、120 目標、100 目標航跡情報、100a、100b 目標航跡情報、200 目標航跡相関装置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
複数の前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾位置の差である目標追尾位置差を算出する目標追尾位置差算出器と、
複数の前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度の差である目標追尾速度差算出する目標追尾速度差算出器と、
複数の前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度ベクトルのなす角度を算出する目標追尾速度ベクトル差算出器と、
前記センサにより得られる航跡情報の測定誤差を、前記センサが前記目標を追尾する追尾回数毎、及び、前記センサ毎に予め設定しテーブル化した追尾誤差テーブルと、
前記測定誤差に基づいて、目標追尾位置差の相関しきい値と、目標追尾速度差の相関しきい値と、目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを設定するしきい設定器と、
前記目標追尾位置差と前記目標追尾位置差の相関しきい値とを比較し、前記目標追尾速度差と前記目標追尾速度差の相関しきい値とを比較し、前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度と前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを比較することにより、複数の前記航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する航跡相関判定器とを備えることを特徴とする目標航跡相関装置。 A target track correlation device that determines whether or not a plurality of track information related to a target acquired by a plurality of sensors is information related to the same target,
A target tracking position difference calculator that calculates a target tracking position difference that is a difference between target tracking positions obtained by each sensor based on a plurality of the track information;
A target tracking speed difference calculator that calculates a target tracking speed difference, which is a difference between target tracking speeds obtained by each sensor, based on a plurality of the track information;
A target tracking speed vector difference calculator for calculating an angle formed by a target tracking speed vector obtained by each sensor based on a plurality of the track information;
The tracking error measurement error obtained by the sensor, the tracking error table that is preset and tabulated for each sensor, and for each tracking number of times the sensor tracks the target;
Threshold setting unit for setting a correlation threshold value of a target tracking position difference, a correlation threshold value of a target tracking speed difference, and a correlation threshold value of an angle formed by a target tracking speed vector based on the measurement error When,
The target tracking position difference is compared with the correlation threshold value of the target tracking position difference, the target tracking speed difference is compared with the correlation threshold value of the target tracking speed difference, and the target tracking speed vector is formed. A wake correlation determining unit that determines whether or not the plurality of wake information is information on the same target by comparing the angle and a correlation threshold value of the angle formed by the tracking speed vector of the target. A target wake correlator.
前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度の差である目標追尾速度差算出するステップと、
前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度ベクトルのなす角度を算出するステップと、
予め前記センサが取得する航跡情報の測定誤差を追尾回数毎に設定した測定誤差に基づいて、目標追尾位置差の相関しきい値と、目標追尾速度差の相関しきい値と、目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを設定するステップと、
前記目標追尾位置差と前記目標追尾位置差の相関しきい値とを比較するステップと、
前記目標追尾速度差と前記目標追尾速度差の相関しきい値とを比較するステップと、
前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度と前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを比較するステップと、を備えた複数のセンサが各々取得した目標に関する複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する目標航跡の相関判定方法。 Calculating a target tracking position difference, which is a difference between the tracking positions of the targets obtained by each sensor, based on a plurality of track information relating to the targets acquired by each of the plurality of sensors;
Based on the track information, calculating a target tracking speed difference that is a difference between target tracking speeds obtained by each sensor;
Calculating an angle formed by a tracking speed vector of a target obtained by each sensor based on the track information;
Based on the measurement error set in advance for the tracking information measurement error acquired by the sensor for each tracking number, the correlation threshold of the target tracking position difference, the correlation threshold of the target tracking speed difference, and the target tracking speed Setting a correlation threshold of angles formed by vectors;
Comparing the target tracking position difference with a correlation threshold of the target tracking position difference;
Comparing the target tracking speed difference with a correlation threshold of the target tracking speed difference;
Comparing the angle formed by the tracking speed vector of the target with the correlation threshold value of the angle formed by the tracking speed vector of the target, and a plurality of track information relating to the target respectively acquired by the plurality of sensors. A target wake correlation determination method for determining whether or not the information relates to a target.
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