JP2009019984A - Target observation radar device and target tracking method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地球軌道を周回する人工衛星或いはスペースデブリ等の人工物体(以下、目標物という)を探知及び追跡(以下、観測という)する地上設置型の目標観測レーダ装置及び目標追尾方法に関する。 The present invention relates to a ground-based target observation radar apparatus and a target tracking method for detecting and tracking (hereinafter referred to as observation) an artificial object (hereinafter referred to as a target) such as an artificial satellite or space debris orbiting the earth orbit.
地上設置型の目標観測レーダ装置、いわゆる一次レーダ装置による観測は、既に運用停止して、二次レーダ装置から送信される質問信号に応答しなくなった衛星本体、アクティブな応答機能のないスペースデブリ(ロケットブースタ−あるいは衝突、爆発等で飛散した破片等)を対象として行われている(特許文献1〜4)。
Observation by a ground-mounted target observation radar device, a so-called primary radar device, has already stopped operation and has stopped responding to the interrogation signal transmitted from the secondary radar device, space debris without active response function ( Rocket boosters or fragments etc. scattered by collision, explosion, etc.) (
前記一次レーダ装置による観察対象物としては、既に過去の観測からその軌道値が判明してカタログ化されている目標物と、新しく発生して軌道の未知な目標物とに分類される。 Objects to be observed by the primary radar device are classified into targets that have already been cataloged with their orbital values already known from past observations, and targets that are newly generated and have unknown orbits.
一次レーダ装置を用いた一般的な観測システムを図5に示す。図5に示す一次レーダ装置は、未知の目標物を発見して、その目標物を追跡し、その航跡から軌道を求めるのが主要な役割である。図5に示す一次レーダ装置は、空中線を放射するレーダ部1と、信号処理部2と、軌道値変換処理部3と、軌道データベース4と、初期捕捉計画処理部5と、ビーム走査データ処理部6とを有している。
A general observation system using a primary radar apparatus is shown in FIG. The primary role of the primary radar apparatus shown in FIG. 5 is to find an unknown target, track the target, and obtain a trajectory from the track. The primary radar apparatus shown in FIG. 5 includes a
図5に示す一次レーダ装置は、目標物の位置及び運動に対する予見情報を備えていないのが一般的であり、目標を検出した後、検出データから位置変化(ベクトル)を求め、次のレーダヒットで空中線のビーム方向を制御することで、自律的な追尾を行うものである。 The primary radar apparatus shown in FIG. 5 generally does not have prediction information for the position and motion of the target. After detecting the target, the position change (vector) is obtained from the detected data, and the next radar hit The autonomous tracking is performed by controlling the beam direction of the antenna.
地球を周回している目標物の場合、図6に示すように、2以上のレーダ局9を地球上に分散配置し、それぞれのレーダ局9同士をネットワーク10で結んでいる。ネットワーク10を介して移動する目標物の観測データを次々とリレーすることで、軌道値に変化があっても、時間的間隔を短くすることで、その変化分が少なくなり、目標物を見逃さない方式が取られている。
In the case of a target orbiting the earth, as shown in FIG. 6, two or
既に軌道値が知られており何時何処を通過するかを軌道計算で求めることの可能な目標物については、事前に観測予報値を作成しておき、それに沿って観測することで、観測の能率を上げることができる。この種のレーダ装置を図7に示す。 For targets for which orbital values are already known and when and where to pass can be obtained by orbital calculation, observation forecast values are created in advance, and observations are made according to the observation forecast values. Can be raised. This type of radar apparatus is shown in FIG.
図7に示すレーダ装置は、空中線より電波を放射するレーダ部1と、信号処理部2と、軌道値変換処理部3と、軌道データベース4と、観測計画作成処理部7と、ビーム走査データ処理部6とを有している。
The radar apparatus shown in FIG. 7 includes a
図7に示すレーダ装置は、AOSに始まりLOSで終了する一連のパラメータ(観測予報値)を観測開始前に準備しておき、それに従って初期捕捉・追尾を実施する。ある程度軌道安定度が高い場合であっても、実際の観測において誤差ΔTはゼロではないので、初期捕捉が終了した時点で、予報値の修正が必要となる。この場合の予報値の修正は、観測予報値をΔT分だけ時間軸上で移動して、新しい観測値を生成する方式である。 The radar apparatus shown in FIG. 7 prepares a series of parameters (observation forecast values) starting with AOS and ending with LOS before starting observation, and performs initial acquisition and tracking accordingly. Even if the orbital stability is high to some extent, the error ΔT is not zero in actual observation, so that the forecast value must be corrected when the initial acquisition is completed. In this case, the forecast value is corrected by moving the observed forecast value on the time axis by ΔT to generate a new observed value.
図8に示すレーダ装置は、軌道安定度の低い目標物の観測システムであり、空中線より電波を放射するレーダ部1と、信号処理部2と、軌道値変換処理部3と、軌道データベース4と、観測計画作成処理部7と、観測パラメータ再構築処理部8と、ビーム走査データ処理部6とを有している。
しかしながら、図7に示すレーダ装置の場合、図10(a),(b)に示すように、軌道の時間ずれΔTの絶対値t1が小さい場合は、平行移動で近似できるが、ある程度絶対値t2が大きいと、観測予報値をΔT分だけ時間軸上で移動して、新しい観測値を生成することは、事実上不可能となる。 However, in the case of the radar apparatus shown in FIG. 7, as shown in FIGS. 10A and 10B, when the absolute value t1 of the time deviation ΔT of the orbit is small, it can be approximated by parallel movement, but the absolute value t2 to some extent. If is large, it is practically impossible to generate a new observation value by moving the observation forecast value on the time axis by ΔT.
図8に示すレーダ装置は、低い軌道上にある目標物のため軌道安定度が低く、ΔT分の平行移動では不十分な場合を想定したものであり、目標物の初期捕捉で求まったΔTを、観測予報値の生成に使用した計算にフィードバックし、再度最初から計算をやり直すことで新しい観測予報値を得ようとするものである。 The radar apparatus shown in FIG. 8 assumes a case where the trajectory stability is low because the target is on a low trajectory, and it is assumed that the parallel movement of ΔT is insufficient, and ΔT obtained by initial capture of the target is obtained. It is intended to obtain new observation forecast values by feeding back to the calculation used to generate the observation forecast values and restarting the calculation from the beginning.
しかし、図8のレーダ装置では、前記再計算処理を初期捕捉終了時点から、追尾開始時点の間にリアルタイムで計算処理する必要があり、システムへの負担を考えると現実的ではないため、これに代わる等価な方策が求められている。 However, in the radar apparatus of FIG. 8, it is necessary to perform the recalculation process in real time from the end of the initial acquisition to the start of tracking, which is not realistic considering the burden on the system. There is a need for alternative equivalent strategies.
本発明の目的は、平行移動による観測予報値の補正に代わる補正方式を採用した目標観測レーダ装置及び目標追尾方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a target observation radar apparatus and a target tracking method that employ a correction method that replaces correction of an observation forecast value by parallel movement.
前記目的を達成するため、本発明に係る目標観測レーダ装置は、目標物を追尾観測する目標観測レーダ装置であって、
目標物の軌道データに基づいて観測予報値を作成する観測計画作成処理部と、
前記観測計画作成処理部からの前記観測予報値に誤差を考慮して可能性のある時間ずれの範囲を設定し、前記範囲内で目標物の2以上の軌道モデルを求め、前記目標物を初期捕捉した観測データに近似した前記軌道モデルを抽出し、前記抽出した軌道モデルに基づくデータを目標物の追尾観測データとして出力する観測実行計画処理部と、を有することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a target observation radar device according to the present invention is a target observation radar device for tracking observation of a target,
An observation plan creation processing unit that creates observation forecast values based on the trajectory data of the target;
A range of possible time lag is set in consideration of an error in the observation forecast value from the observation plan creation processing unit, and two or more trajectory models of the target are obtained within the range, and the target is initialized. And an observation execution plan processing unit that extracts the orbit model approximated to the captured observation data and outputs data based on the extracted orbit model as tracking observation data of the target.
なお、本発明は、ハードウェアとしての目標観測レーダ装置として構築される場合に限られるものではない。本発明は、ソフトウェアとしての目標観測プログラム、或いは目追尾方法として構築してもよいものである。 The present invention is not limited to the case where it is constructed as a target observation radar device as hardware. The present invention may be constructed as a target observation program as software or an eye tracking method.
本発明に係る目標観測プログラムは、目標物を追尾観測する目標観測レーダ装置を構成するコンピュータに、
目標物の軌道データに基づいて観測予報値を作成する機能と、
前記観測計画作成処理部からの前記観測予報値に誤差を考慮して可能性のある時間ずれの範囲を設定し、前記範囲内で目標物の2以上の軌道モデルを求める機能と、
前記目標物を初期捕捉した観測データに近似した前記軌道モデルを抽出し、前記抽出した軌道モデルに基づくデータを目標物の追尾観測データとして出力する機能とを実行させる構成として構築する。
A target observation program according to the present invention includes a computer constituting a target observation radar device that tracks and tracks a target,
A function to create observation forecast values based on the trajectory data of the target;
A function of setting a range of possible time lag in consideration of an error in the observation forecast value from the observation plan creation processing unit, and obtaining two or more trajectory models of the target within the range;
The trajectory model approximated to the observation data obtained by initially capturing the target is extracted, and a function of outputting data based on the extracted trajectory model as tracking observation data of the target is constructed.
本発明に係る目標追尾方法は、目標物を追尾観測する目標追尾方法であって、
目標物の軌道データに基づいて観測予報値を作成し、
前記観測予報値に誤差を考慮して可能性のある時間ずれの範囲を設定し、前記範囲内で目標物の2以上の軌道モデルを求め、
前記目標物を初期捕捉した観測データに近似した前記軌道モデルを抽出し、前記抽出した軌道モデルに基づくデータを目標物の追尾観測データとして出力する構成として構築する。
A target tracking method according to the present invention is a target tracking method for tracking observation of a target,
Create observation forecast values based on the trajectory data of the target,
A range of possible time lags is set in consideration of errors in the observation forecast value, and two or more trajectory models of the target are determined within the range,
The trajectory model approximated to the observation data obtained by initially capturing the target is extracted, and the data based on the extracted trajectory model is output as tracking observation data of the target.
本発明によれば、軌道ずれの大きい目標物に対して補正精度を向上でき、追尾継続時間を長くすることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the correction accuracy for a target with a large trajectory shift, and to increase the tracking duration time.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
目標物が例えば地球を周回する人工衛星である場合、目標物の観測予報値と実際の観測との差異は、(1)予測に使用した過去の観測データに含まれる誤差に基づいて予測がずれる場合と、(2)過去の観測時点から現在に至る時間経過内に生じた各種の外部要因の揺らぎ(例えば、太陽活動に影響を受けている高空域の大気密度の変動,地球の地域的な質量の差異など)により目標物の軌道がすれる場合とが考えられる。 For example, if the target is an artificial satellite that orbits the earth, the difference between the observed observation value of the target and the actual observation will be (1) mispredicted based on the errors included in the past observation data used for the prediction. (2) Fluctuations of various external factors that occurred within the time lapse from the time point of past observations to the present (for example, changes in atmospheric density in high airspace affected by solar activity, It is conceivable that the trajectory of the target slips due to the difference in mass.
(1)の場合は、レーダ観測システムの特性に依存するランダムな誤差であるのに対し、(2)の場合は、観測時点では予測不可能な変動要素として扱われる。目標物が比較的低い高度の軌道上にある場合は、特に大きく軌道が変動し、特に大気圏に突入(落下)間近の目標物を確実に観測するためには、この変動に対応できる観測方法を考案する必要がある。これらの軌道の変化は高度の変化として現れ、目標物の地球周回の角速度が変化するため、レーダ局の視野に入る時間(AOS)が変化する。同時に地球の自転の関係から方位角度のずれと最大仰角の変化となって現れる。 Case (1) is a random error that depends on the characteristics of the radar observation system, whereas case (2) is treated as an unpredictable variable at the time of observation. When the target is on a relatively low altitude trajectory, the trajectory fluctuates particularly greatly. Especially in order to reliably observe a target that is approaching (falling) into the atmosphere, an observation method that can cope with this fluctuation is used. It is necessary to devise. These orbital changes appear as altitude changes, and the angular velocity of the target around the earth changes, so that the time (AOS) that enters the field of view of the radar station changes. At the same time, it appears as a deviation in azimuth and a change in maximum elevation angle due to the rotation of the earth.
図9に、軌道が変化した目標物がレーダ局の視野内に出現する方位、仰角の関係を示す一例を示すものである。図9において、実線で示す目標物の軌道R1を基準とすると、1点鎖線で示す目標物の軌道R2は、軌道R1上での予測時間より目標物がレーダ局の視野内に早く出現する場合(時間ずれΔTが負)でt=aの時点で既に仰角が40度付近にある。2点鎖線で示す目標物の軌道R3は、軌道R1上での予測時間より目標物がレーダ局の視野内に遅れて出現する場合(時間ずれΔTが正)で、t=aの時点ではまだ40度より下方である。 FIG. 9 shows an example of the relationship between the azimuth and elevation angle at which a target whose trajectory has changed appears in the field of view of the radar station. In FIG. 9, when the target trajectory R1 indicated by the solid line is used as a reference, the target trajectory R2 indicated by the one-dot chain line is a case where the target appears earlier in the field of view of the radar station than the predicted time on the trajectory R1. The elevation angle is already in the vicinity of 40 degrees at time t = a (time shift ΔT is negative). The trajectory R3 of the target indicated by the two-dot chain line is a case where the target appears later in the field of view of the radar station than the predicted time on the trajectory R1 (time shift ΔT is positive), and is still at the time of t = a. Below 40 degrees.
以上の関係から、目標物がレーダ局の視野内に出現する時間(AOS)及び目標物がレーダ局の視野内外に消える時間(LOS)付近では、時間的なずれのみが顕著であるのに対し、高仰角の領域では方位、仰角、時間の三者が大きくずれる。 From the above relationship, only the time lag is noticeable near the time (AOS) when the target appears in the field of view of the radar station and the time (LOS) when the target disappears inside and outside the field of view of the radar station. In the high-elevation region, the azimuth, elevation angle, and time are greatly shifted.
時間ずれΔTの絶対値が比較的小さな場合(例えば、10秒程度以下)の場合に限定すれば、既に求められている予報値に対して初期捕捉で求まったΔTだけ時間移動(補正)することで、およそ真値に近い近似値が得られる。しかし、図10(a),(b)に示すように絶対値が大きな場合は、近似が十分でなく、特に高仰角付近で追尾が破綻するため、さらなる対策が必要である。 If the absolute value of the time shift ΔT is relatively small (for example, about 10 seconds or less), the time shift (correction) is performed by ΔT obtained by the initial acquisition with respect to the forecast value already obtained. Thus, an approximate value close to the true value can be obtained. However, when the absolute value is large as shown in FIGS. 10A and 10B, the approximation is not sufficient, and tracking is broken particularly near the high elevation angle, so further measures are required.
本発明の実施形態に係る目標観測レーダ装置は図1に示すように、図2に示すフェーズドアレイ空中線により電子的にビーム指向方向を制御可能なシステムを使用し、自局で観測したデータを使用することで、目標物、例えば衛星のように地球周回を重ねて再び自局の視野に現れる目標物を捕捉するという一局のみで継続的な観測を可能とするシステムを構築するものである。 As shown in FIG. 1, the target observation radar apparatus according to the embodiment of the present invention uses a system in which the beam directing direction can be electronically controlled by the phased array antenna shown in FIG. In this way, a system is constructed that enables continuous observation with only one station, such as capturing a target, for example, a target that appears in the field of view of the local station again, such as a satellite.
本発明の実施形態に係る目標観測レーダ装置は図1に示すように、レーダ部1と、信号処理部2と、軌道値変換処理部3と、軌道データベース4と、ビーム走査データ処理部6とに加えて、観測計画作成処理部11と、観測実行計画処理部12とを含むものである。
As shown in FIG. 1, the target observation radar apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
レーダ部1は図2に示すように、レーダ局13から電波ビーム14を目標物が通過する空間に向けて放射し、その電波ビーム14のスポット14aを、横方向に設定した方位セクタ捜索エリア(n)と縦方向に設定した仰角セクタ捜索エリア(m)との範囲内で空間をスキャンすることで、目標物を捕捉するものである。
As shown in FIG. 2, the
図2に示す例では、レーダ部1は、電波ビーム14のスポット14aを方位セクタ捜索エリア(n)の内で時間t1,t2・・・t(n)で横方向にスキャンさせ、次に方位セクタ捜索エリア(n)の基準位置(図2では右端)に戻し、仰角セクタ捜索エリア(m)の縦方向に一段シフトさせて再び横方向に時間t(n+1)からスキャンさせ、方位セクタ捜索エリア(n)と仰角捜索エリア(m)とを捜索する。方位セクタ捜索エリア(n)と仰角捜索エリア(m)とを電波ビーム14のスポット14aで捜索する捜索ボリュームは(n*m)である。
In the example shown in FIG. 2, the
図2において、矢印Aは目標物の移動軌跡を示している。●は、目標物を電波ビーム14のスポット14aで検出したことを示している。○は、目標物を電波ビーム14のスポット14aで検出しなかったことを示している。なお、図2に示すレーダ部1は、一例であって、図2による捜索方式以外のものを用いてもよいものである。要は、レーダ部1としては、目標物を捕捉可能な方式であれば、いずれのものであってもよいものである。
In FIG. 2, an arrow A indicates the movement trajectory of the target. ● indicates that the target is detected by the
信号処理部2は、レーダ部1から放射された電波ビームが目標物で反射した反射信号を雑音信号の中から識別することで目標物を検知し、目標物の位置情報を軌道値変換処理部3に送信する。信号処理部2は、レーダ部1の備えたモノパルス測角機能を利用することで、方位セクタエリア(n)と仰角エリア(m)との範囲内で検出された目標物の移動軌跡と基準となる目標物の移動軌跡との時間ずれΔTを検出し、その時間ずれのデータを軌道値変換処理部3に送信する。信号処理部2の上述した処理は汎用のものであって、その処理に本発明の実施形態の特徴がなく、その詳細な説明を省略する。信号処理部2は、目標物がレーダ部1の電波ビーム14の中心から一定限度で外れると、逐次補正データをビーム走査データ処理部6に送信する。
The
軌道値変換処理部3は、信号処理部2から受信した目標物の位置情報を、レーダ部1で捕捉した目標物の軌道データに変換し、そのデータを実際に観測した目標物の軌道データとして軌道データベース4に送信する。軌道値変換処理部3は、信号処理部2から受信した前記時間ずれのデータ(図1のΔTデータ)を後述する観測実行計画処理部12に送信する。軌道値変換処理部3の上述した処理は汎用のものであって、その処理に本発明の実施形態の特徴がなく、その詳細な説明を省略する。
The trajectory value
軌道データベース4は、軌道値変換処理部3から受信した、実際の観測データである目標物の軌道データを逐次記憶し保存する。
The
観測計画作成処理部11は、軌道データベース4からデータを読み出し、観測した目標の軌道データに基づいて、次に観測するための目標物の軌道の観測予報値を作成する。
The observation plan creation processing unit 11 reads data from the
観測計画作成処理部11は、軌道データベース4に保存された、過去の観測により求められた目標物の軌道データを使用して、将来、かかる目標物がレーダ部1の視野内に到達する時刻を求め、さらに目標物がレーダ部1の視野内を通過する期間において、所望の時間間隔で、目標物の方位角,仰角及び距離を事前に計算し、これを観測予報値として記憶する。
The observation plan creation processing unit 11 uses the trajectory data of the target obtained by past observations stored in the
観測実行計画処理部12は、観測計画作成処理部11からの観測予報値に誤差を考慮して可能性のある時間ずれΔTの範囲を設定し、図3(a),(b)に示すような前記設定範囲内で仰角及び方位と時間との関係における目標物の2以上の軌道モデルM1〜Mnを求め、目標物を初期捕捉した観測データに近似した前記軌道データM1〜Mnを抽出し、前記抽出した軌道モデルM1〜Mnに基づくデータを目標物の追尾観測データとして出力する。
The observation execution
観測実行計画処理部12は、前記観測予報値に対して考慮する前記誤差として、目標物の軌道データに含まれる誤差として例えば予報値精度を考慮し、目標物固有の軌道の不安定要素として例えば軌道安定度を考慮する。観測実行計画処理部12は、前記時間ずれΔTの範囲として、目標物の実際の軌道と観測予報値との差である予報値誤差の最大幅を設定する。
The observation execution
観測実行計画処理部12は、前記軌道モデルに基づくデータとして、前記抽出した軌道モデルに対応する観測予報値を用いる。観測実行計画処理部12は、前記抽出した軌道モデルM1〜Mn毎に観測予報値、すなわち観測時刻に対するAOS(図9参照),方位角,仰角,距離,視線速度などの観測パラメータを算出し、それらの観測予報値を記録保存する。軌道モデル毎に観測予報値を算出する処理は汎用のものであり、その処理に本発明の実施形態での特徴がないため、その詳細な説明を省略する。
The observation execution
ビーム走査データ処理部6は、観測実行計画処理部12から出力される目標物の追尾観測データを、電波ビーム14を制御するための制御信号に変換し、その制御信号をレーダ部1に送信する。
The beam scanning
以上の説明では、ハードウェアの目標観測レーダ装置として構築したが、信号処理部2と、軌道値変換処理部3と、軌道データベース4と、観測計画作成処理部11と、観測実行計画処理部12との機能をコンピュータに実行させるソフトウェアとしてのプログラムとして構築してもよいものである。
In the above description, the hardware target observation radar device is constructed. However, the
次に、図1に示す本発明の実施形態に係る目標観測レーダ装置を用いて目標物の追尾観測を実行する場合を図4に基づいて説明する。 Next, a case where tracking observation of a target is performed using the target observation radar apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
観測計画処理部11は、軌道データベース4の保存データから、観測期間内にレーダ部1の視野内を通過する目標物のデータを全て抽出し、さらに、抽出した目標物毎に、観測パラメータ(観測時刻に対するAOS,方位角,仰角,距離及び視線速度等)、すなわち、観測予報値を生成する(図4のステップS1)。
The observation plan processing unit 11 extracts all target data passing through the field of view of the
観測実行計画処理部12は、観測計画処理部11から観測予報値を受信すると、前記観測予報値に誤差(予測値精度,軌道安定度など)を考慮して可能性のある時間ずれΔTの範囲を設定し、図3(a),(b)に示すような前記設定範囲内で仰角及び方位と時間との関係における目標物の2以上の軌道モデルM1〜Mnを求める(図4のステップS2)。
When the observation execution
具体的には、観測実行計画処理部12は、前記設定した範囲内で±ΔTの区間を細分化(量子化)して、異なる予報値誤差(時間ずれΔT)を離散的に設定し、図3(a),(b)に示すように異なる予報値誤差(時間ずれΔT)をもつ2以上の軌道モデルM1〜Mnを求める。
Specifically, the observation execution
観測実行計画処理部12は、前記軌道モデルM1〜Mnに対する観測予報値(観測パラメータ)を演算し、その演算結果を記憶保存する(図4のステップS3)。
The observation execution
以上の観測計画作成処理部11及び観測実行計画処理部12による処理を、目標物の追尾観測を行う前処理として実行する。
The processing by the observation plan creation processing unit 11 and the observation execution
目標物の追尾観測を実行する指令を外部から受信すると、観測実行計画処理部12は、指令を受けた目標物がレーダ部1の視野内に出現する観測時刻直前になると、目標物の追尾観測データ(観測予報値)をビーム走査データ処理部6に送信する。
When a command for executing tracking observation of a target is received from the outside, the observation execution
ビーム走査データ処理部6は、観測実行計画処理部12から出力される目標物の追尾観測データを、電波ビーム14を制御するための制御信号に変換し、その制御信号をレーダ部1に送信する。
The beam scanning
レーダ部1は、前記制御信号を受信すると、電波ビーム14を方位セクタエリアと仰角セクタエリアの範囲に放射し、前記エリアを通過する目標物の通過を監視する。レーダ部1は、追尾観測を開始して、目標物の初期捕捉において、目標物で電波ビームが反射した反射信号を検知すると、その反射信号を受信した目標物が追尾観測の対象物であるか否かを判定し、認識(同定)すると、目標物の初期捕捉を終了させる(図4のステップS4)。
When the
軌道値変換処理部3は、レーダ部1による目標物の初期捕捉期間に得られたデータに基づいて、目標物の実際の軌道と観測予報値との予報値誤差(時間ずれ;ΔTデータ)を求め、その予報値誤差(時間ずれ;ΔTデータ)を観測実行計画処理部12に送信する(図4のステップS5)。
The trajectory value
観測実行計画処理部12は、軌道値変換処理部3から予報値誤差(時間ずれ;ΔTデータ)のデータを受信すると、目標物を初期捕捉した観測データに近似した前記軌道データM1〜Mnの一つを抽出し、保存している前記抽出した軌道データM1〜Mnに対応する観測予報値(観測パラメータ)を目標物の追尾観測データとしてビーム走査データ処理部6に送信する(図4のステップS6)。
When the observation execution
以降、前記抽出した軌道データM1〜Mnに基づいて目標物の追尾観測を行う。 Thereafter, tracking of the target is performed based on the extracted orbit data M1 to Mn.
前記目標物の追尾観測を行う過程で、軌道モデルの量子化の精度が不完全であって、目標物が電波ビームの中心から一定限度はずれると、信号処理部1は、逐次補正データをビーム走査データ処理部6に送信する。ビーム走査データ処理部6は、逐次補正データを受信すると、電波ビーム14の放射方向を制御し、目標物を電波ビームの中心で追尾するように制御する。
In the process of performing tracking observation of the target, if the accuracy of the quantization of the orbit model is incomplete and the target deviates from the center of the radio wave beam by a certain limit, the
目標物の追尾観測が終了すると、前記追尾観測で得られた一連の観測データは、軌道値変換処理部3により、目標物の軌道値に変換され、その変換されたデータは軌道データベース4に目標物の新たな軌道値として登録される(図4のステップS7)。
When the tracking observation of the target is completed, the series of observation data obtained by the tracking observation is converted into the trajectory value of the target by the trajectory value
以上のように本発明の実施形態によれば、観測予報値に従って目標の追尾を行う方式において、実際の目標の軌道のずれを本方式で補正することで、時間ずれΔTの平行移動による補正方式に比べ、軌道のずれの大きな(予報値誤差の大きな)目標物に対して、高仰角付近での補正精度を向上することができ、追尾継続時間を長くすることができる。このため、1パス内で得られるデータ量が多くなり、軌道決定精度を向上できる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, in the method of tracking the target according to the observation forecast value, the correction method by the parallel movement of the time shift ΔT is obtained by correcting the shift of the actual target trajectory by this method. As compared with the above, it is possible to improve the correction accuracy in the vicinity of a high elevation angle and to increase the tracking duration time for a target having a large trajectory deviation (large forecast value error). For this reason, the amount of data obtained in one pass is increased, and the trajectory determination accuracy can be improved.
時間ずれΔTが得られてから新たに軌道モデルを設定し、観測予報値の計算をさせる方式と比較した場合、それらの計算を実行させる替わりに、あらかじめ準備されている軌道モデルから適切な軌道モデルを選択し、既に計算されている観測予報値を選択するだけであるため、処理時間を短縮でき、目標物の初期捕捉の終了時点からの遅滞なく追尾モードに移行することができる。 When a new orbit model is set after the time lag ΔT is obtained and compared with the method of calculating the observation forecast value, instead of executing those calculations, an appropriate orbit model is prepared from the prepared orbit models. And selecting the observation forecast value that has already been calculated, the processing time can be shortened, and the mode can be shifted to the tracking mode without delay from the end of the initial acquisition of the target.
本発明によれば、地球軌道を周回する人工衛星或いはスペースデブリなどの人工物体を探知及び追跡する装置として最適なものとなる。 According to the present invention, the device is optimal as a device for detecting and tracking an artificial object such as an artificial satellite or space debris orbiting the earth orbit.
1 レーダ部
2 信号処理部
3 軌道値変換処理部
4 軌道データベース
6 ビーム走査データ処理部
11 観測計画作成処理部
12 観測実行計画処理部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
目標物の軌道データに基づいて観測予報値を作成する観測計画作成処理部と、
前記観測計画作成処理部からの前記観測予報値に誤差を考慮して可能性のある時間ずれの範囲を設定し、前記範囲内で目標物の2以上の軌道モデルを求め、前記目標物を初期捕捉した観測データに近似した前記軌道モデルを抽出し、前記抽出した軌道モデルに基づくデータを目標物の追尾観測データとして出力する観測実行計画処理部と、を有することを特徴とする目標観測レーダ装置。 A target observation radar device for tracking observation of a target,
An observation plan creation processing unit that creates observation forecast values based on the trajectory data of the target;
A range of possible time lag is set in consideration of an error in the observation forecast value from the observation plan creation processing unit, and two or more trajectory models of the target are obtained within the range, and the target is initialized. An observation execution plan processing unit that extracts the orbit model approximated to the captured observation data and outputs data based on the extracted orbit model as tracking observation data of a target; .
前記誤差として、目標物の軌道データに含まれる誤差と目標物固有の軌道の不安定要素とを考慮する、請求項1に記載の目標観測レーダ装置。 The observation execution plan processing unit
The target observation radar apparatus according to claim 1, wherein an error included in the trajectory data of the target and an unstable element of the target specific trajectory are considered as the error.
前記時間ずれの範囲として、目標物の実際の軌道と観測予報値との差である予報値誤差の最大幅を設定する、請求項1に記載の目標観測レーダ装置。 The observation execution plan processing unit
The target observation radar apparatus according to claim 1, wherein a maximum width of a prediction value error, which is a difference between an actual trajectory of a target and an observation prediction value, is set as the time lag range.
前記軌道モデルに基づくデータとして、前記抽出した軌道モデルに対応する観測予報値を用いる、請求項1に記載の目標観測レーダ装置。 The observation execution plan processing unit
The target observation radar apparatus according to claim 1, wherein an observation forecast value corresponding to the extracted orbit model is used as data based on the orbit model.
目標物の軌道データに基づいて観測予報値を作成する機能と、
前記観測計画作成処理部からの前記観測予報値に誤差を考慮して可能性のある時間ずれの範囲を設定し、前記範囲内で目標物の2以上の軌道モデルを求める機能と、
前記目標物を初期捕捉した観測データに近似した前記軌道モデルを抽出し、前記抽出した軌道モデルに基づくデータを目標物の追尾観測データとして出力する機能とを実行させることを特徴とする目標観測用プログラム。 In the computer that constitutes the target observation radar device that tracks the target,
A function to create observation forecast values based on the trajectory data of the target;
A function of setting a range of possible time lag in consideration of an error in the observation forecast value from the observation plan creation processing unit, and obtaining two or more trajectory models of the target within the range;
A function for extracting the trajectory model approximated to the observation data obtained by initially capturing the target, and executing a function of outputting data based on the extracted trajectory model as tracking observation data of the target. program.
目標物の軌道データに基づいて観測予報値を作成し、
前記観測予報値に誤差を考慮して可能性のある時間ずれの範囲を設定し、前記範囲内で目標物の2以上の軌道モデルを求め、
前記目標物を初期捕捉した観測データに近似した前記軌道モデルを抽出し、前記抽出した軌道モデルに基づくデータを目標物の追尾観測データとして出力することを特徴とする目標追尾方法。 A target tracking method for tracking a target,
Create observation forecast values based on the trajectory data of the target,
A range of possible time lags is set in consideration of errors in the observation forecast value, and two or more trajectory models of the target are determined within the range,
A target tracking method, wherein the trajectory model approximated to observation data obtained by initially capturing the target is extracted, and data based on the extracted trajectory model is output as tracking observation data of the target.
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