JP3555758B2 - センサー統制による同期式追尾方法及び装置 - Google Patents
センサー統制による同期式追尾方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサーを用いた目標探索システムに関し、特に高速旋回運動中の目標の追尾処理における位置捕捉精度の向上に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
レーダを用いた目標探索追尾システムでは、目標の各々の位置を継続的に把握しつづける必要があり、そのために例えば特開昭６４−７３２７５号公報に示されるような目標の移動速度、目標の推定位置及び次スキャンの位置を推定する追尾処理が必要となる。
【０００３】
上記公報記載の追尾処理の概要は、予測した目標の予測目標位置を中心に相関ゲートと呼ばれる範囲を設定し、その範囲内に当該スキャンにセンサーが受信した目標位置情報が含まれていれば、その目標位置情報を当該目標の位置として特定し、今回の測位位置と過去の推定目標位置より推定目標位置と移動速度を算出し、それを基に次スキャン時の目標の位置を予測して相関ゲートを設定し、次スキャンの処理を繰り返すことにより目標の追尾処理を行うものである。
【０００４】
また、目標探索追尾システム用レーダとしては、例えば特開平７−５５９１５号公報に示されているような、コンピュータ制御によってビームを形成してスキャンする、２次元電子走査と高速ディジタル処理とを組み合わせることにより、捜索と追尾を行うアクティブフェーズドアレイレーダが開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の目標探索システムの追尾方式では、図５に示すように、次スキャンの予測目標位置算出の際、等速直線運動を仮定し速度ベクトルの延長上に相関ゲートを設定して予測目標位置を算出するが、当該目標が高速度旋回運動を行った場合には速度ベクトルが大きく変化するため、次スキャン時にセンサーが測位した位置と予測目標位置が大きく異なり、予測目標位置中心に設定した相関ゲート内に該当する目標情報が検出できなくなって追尾処理が継続できなくなるという問題点がある。
【０００６】
この問題に対する対策として、センサーの測位時間間隔を短くし、１スキャンあたりの速度ベクトルのずれを小さくして予測目標位置と測位目標位置の差を小さくすることにより、目標が相関ゲートから外れるのを防止する方法が考えられる。
【０００７】
しかし、センサーの測位精度（特に方位方向）が悪い場合、測位間隔を短くしたことにより１スキャンの移動距離とランダムな測位誤差の変動の差が小さくなり、その結果、実際は等速直線飛行をしていても測位誤差を速度ベクトル変動として処理してしまい、速度精度が悪化し追尾精度が向上しないことが判明している。
【０００８】
特にこの傾向は方位精度が悪いセンサーを用いた場合、あるいは遠方の移動目標を測位した場合に顕著になる。センサーの方位精度を改善すれば追尾精度の向上はある程度可能であるが、それに伴ってセンサーが大型化し構成も複雑となり、またコストも上昇する。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来の追尾処理にて目標の測位時間間隔を短くしても、方位方向の測位誤差変動の影響を受けず追尾精度を向上させることが可能な手段を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、センサー探知確率が低下した場合でも精度が低い情報を使用することにより発生する進行方向の推定値のばらつきを防止し、追尾精度が低下しない追尾装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、例えば上記特開平７−５５９１５号公報に示されるような電子的走査によりビームの走査方向が指定できるセンサーを、互いに異なる位置に且つセンサー覆域が互いに重覆するように３つ以上設置し、この３つ以上のセンサーによって同一時刻に同一目標の位置を測位し、追尾処理装置にてこの３つ以上のセンサーから得られた位置情報を統合処理することにより高精度な目標情報を生成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の３つ以上のセンサー統制による同期式追尾装置は、追尾処理装置が、同期測位開始時刻制御部、同期時刻獲得部、測位時間間隔指定部、目標番号／位置指定部、統制命令送信部、目標情報受信部、距離交会法処理部、仮目標情報判定部、高精度情報判定部、追尾処理部、および表示部により構成され、また、電子的走査が可能な上記３つ以上のセンサーの各々には、同期時刻獲得部、統制命令受信部、ビーム制御計算部、および目標情報送信部が付加されている。
【００１３】
追尾処理装置に実装される同期時刻獲得部は、３つ以上のセンサーすべてと追尾処理装置のシステム時刻が一致するように、時刻を時刻同期アンテナで受信した同期時刻を獲得する動作を実行し、同期時刻を利用することにより３つ以上のセンサーすべてと追尾処理装置の間に特別な機構をもたせることなく常にシステム時刻を高精度で同一に保つ。
【００１４】
同期測位開始時刻制御部は、３つ以上のセンサーが同一の目標に対して同時にセンサービームを走査し測位するタイミングをシステム時刻指定により制御する動作を実行する。測位時間間隔指定部は、３つ以上のセンサーが同一目標に対してセンサービームを走査し位置を測位する時間間隔を指定する動作を実行する。目標番号／位置指定部は、本装置によって追尾する目標番号または追尾開始時刻の目標の位置を指定する動作を実行する。
【００１５】
統制命令送信部は、同期測位開始時刻制御部の出力、測位時間間隔指定部の出力及び目標番号／位置指定部の出力を覆域が重複する様に設置された３つ以上のセンサーに対して送信する動作を実行する。目標情報受信部は、各センサーからの目標情報を受信する動作を実行する。
【００１６】
距離交会法処理部は、各センサーから受信した目標情報（距離、方位）の内、測位誤差が比較的少ない距離情報のみを利用し距離交会法により２つのセンサーからの距離条件を同時に満足する点を円の２交点として求める動作を実行する。この距離交会法処理を、３つ以上のセンサーから選択した２センサーの全ての組合せに対して行う。
【００１７】
仮目標情報判定部は、距離交会法処理部で求められた円の２交点に対して、当該２センサーからの方位情報を加味して、各センサーで測定した目標位置までの距離の和、あるいは方位測位精度の確率的性質に基づいた尤らしさを表現する条件式により１点を選択し仮目標情報として決定する。これを３つ以上のセンサーから選択した２センサーの全ての組合せに対して行う。距離交会法処理部で求められた点がない場合は仮目標情報なしとする。
【００１８】
高精度目標情報判定部は、センサー探知確率の低下等により仮目標情報が得られなかった場合は高精度目標情報なしとし、得られた仮目標情報が１つの場合はそれを高精度目標情報とし、２つの場合はそれらの平均値を高精度目標情報とし、３つ以上の場合はすべてそれらの仮目標情報を結ぶことにより構成される多角形を３角形の集まりに分割し、それぞれの３角形の代表点を求め、代表点の平均位置を高精度目標情報として決定する動作を実行する。
【００１９】
追尾処理部は、高精度目標情報判定部で求められた目標位置を基に従来の方法により推定速度、推定目標位置と予測目標位置を求める。また、センサー探知確率低下等の原因により高精度目標情報が存在しない場合は前スキャンの予測目標位置を当該スキャンの推定目標位置として外挿し、前スキャンの推定速度を当該スキャンの推定速度とし、次スキャンの予測目標位置を求める動作を実行する。
【００２０】
表示部は、追尾処理された目標位置をシンボル等により地図上に重畳表示し、また、オペレータからの入力データを同期測位開始時刻制御部、測位時間間隔指定部、目標番号／位置指定部に送信する動作を実行する。
【００２１】
一方、各センサーに実装される同期時刻獲得部は、追尾処理装置に実装されているものと同様に時刻同期信号受信アンテナで受信した同期時刻を獲得する動作を実行する。統制命令受信部は、受信した同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号／位置指定をビーム制御計算機に伝達する動作を実行する。目標情報送信部は、追尾装置へ目標情報を送信する動作を実行する。
【００２２】
本発明は、３つ以上のセンサーを統制し同期をとって同一の目標に対しビーム走査を行って測位を行い、その結果得られる目標データの測位情報の内、誤差が少ない距離情報のみを利用して目標位置情報を得るため、測位時間間隔を短くしても測位誤差の影響を受けず、高速旋回運動をする目標に対しても高精度の追尾処理が継続できるという効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態を示す同期式追尾装置ブロック図である。
【００２４】
図１において、追尾処理装置１００に実装される同期時刻獲得部２は、３つ以上の電子走査式センサー２００すべてと追尾処理装置１００のシステム時刻が一致するように、時刻同期信号受信アンテナ１で受信した同期時刻を獲得する動作を実行し、この同期時刻を利用することにより３つ以上のセンサー２００すべてと追尾処理装置１００の間に特別な機構をもたせることなく常にシステム時刻を高精度で同一に保つ機能を有している。
【００２５】
同期測位開始時刻制御部３は、３つ以上のセンサー２００が同一の目標に対して同時にセンサービームを走査し測位するタイミングをシステム時刻指定により制御する動作を実行する。測位時間間隔指定部４は、３つ以上のセンサー２００が同一目標に対してセンサービームを走査し位置を測位する時間間隔を指定する動作を実行する。
【００２６】
目標番号／位置指定部５は、本装置によって追尾する目標番号または追尾開始時刻の目標の位置を指定する動作を実行する。統制命令送信部６は、同期測位開始時刻制御部３の出力、測位時間間隔指定部４の出力及び目標番号／位置指定部５の出力を、覆域が重複する様に設置された３つ以上のセンサー２００に対して送信する動作を実行する。
【００２７】
目標情報受信部１１は、各センサー２００からの目標情報を受信する動作を実行する。距離交会法処理部１２は、３つ以上のセンサーから２つのセンサーの組合せを選択し、それら２センサーを中心とした距離、方位で表される目標情報の内、測位誤差が少ない距離情報のみを利用し距離交会法により２センサーからの距離条件を同時に満足する点を円の２交点として求める動作を実行する。
【００２８】
仮目標情報判定部１３は、距離交会法処理部で求められた２点の内から方位測位精度の確率的性質に基づいた尤らしさを表現する条件式により１点を選択し仮目標情報として決定し、距離交会法処理部で求められた点がない場合は仮目標情報なしとする。
【００２９】
高精度目標情報判定部１４は、センサー探知確率の低下等により仮目標情報の数がない場合は高精度目標情報なしとし、１つの場合はそれを高精度目標情報とし、２つの場合はそれらの平均値を高精度目標情報とし、３つ以上の場合はすべての仮目標情報を結ぶことにより構成される多角形を３角形の集まりに分割し、それぞれの３角形の代表点を求め代表点の平均位置を高精度目標情報として決定する動作を実行する。
【００３０】
追尾処理部１５は、高精度目標情報判定部１４で求められた目標位置を基に従来の方法により推定速度、推定目標位置と予測目標位置を求め、センサー探知確率低下等の原因により高精度目標情報が存在しない場合は前スキャンの予測目標位置を当該スキャンの推定目標位置として外挿し、前スキャンの推定速度を当該スキャンの推定速度し、次スキャンの予測目標位置を求める動作を実行する。
【００３１】
表示部１６は、追尾処理された目標位置をシンボル等により地図上に重畳表示し、また、オペレータからの入力データを同期測位開始時刻制御部３、測位時間間隔指定部４、目標番号／位置指定部５に送信する動作を実行する。
【００３２】
各センサー２００に実装される同期時刻獲得部７は、追尾処理装置１００に実装されているものと同様に時刻同期信号受信アンテナ１で受信した同期時刻を獲得する動作を実行する。統制命令受信部８は、受信した同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号／位置指定をビーム制御計算機９に伝達する動作を実行する。目標情報送信部１０は、追尾処理装置１００へ目標情報を送信する動作を実行する。
【００３３】
本発明では、３つ以上のセンサー２００を統制し、それぞれが同期をとって同一の目標に対してビーム走査を行い、その結果得られる目標データの内、測位誤差が比較的多く生ずる方位情報は用いずに測位誤差が少ない距離情報のみを利用して目標位置を求めているので、測位時間間隔を短くしても測位誤差の影響を殆ど受けることなく、例えば高速旋回運動をする目標に対しても高精度の追尾処理を継続することができる。
【００３４】
図２は、本発明における距離交会法処理部１２の距離交会法処理動作例を説明する図である。以下、本発明の動作について図１〜２を参照して説明する。
【００３５】
同期時刻獲得部２、７は、時刻同期信号受信アンテナ１から定期的に時刻同期信号を入手し、システム時刻として更新することで自律的に時刻同期をとることが可能となる。同期測位開始時刻制御部３は、表示部１５から入力された時刻を記憶すると共に統制命令送信部６に送信する。測位時間間隔指定部４は、表示部１５から入力された測位時間間隔を記憶すると共に統制命令送信部６に送信する。
【００３６】
目標番号／位置指定部５は、表示部１５から入力された目標番号または測位開始位置情報を記憶すると共に統制命令送信部６に送信する。統制命令送信部６は、受信した同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号／位置指定を予め決められたメッセージフォーマットに編集し、すべてのセンサー２００に付加されている統制命令受信部８に送信する。
【００３７】
各センサー２００の統制命令受信部８は、受信したメッセージから同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号／位置指定を読み取り、ビーム制御計算機９に送信する。ビーム制御計算機９は、統制命令受信部８から指定された位置に対する同期測位開始時刻のビーム走査に必要な各位相器の制御信号の生成を行い、目標位置を測位する。
【００３８】
目標情報送信部１０は、ビーム走査によって得られた目標の距離、方位情報を予め決められたメッセージフォーマットに編集し、追尾処理装置の目標情報受信部１１に送信する。目標情報受信部１１は、各センサー２００からの目標情報を受信し、距離情報を距離交会法処理部１２へ、方位情報を仮目標情報判定部１３へ送信する。
【００３９】
距離交会法処理部１２は、図２に示す様に、受信した距離情報のみを基に、それぞれのセンサー設置位置を中心とし、距離データを半径とする以下に示すような円の方程式をそれぞれ求め、
（Ｘ−Ｘ１）２＋（Ｙ−Ｙ１）２＝ｒ１ ２
（Ｘ−Ｘ２）２＋（Ｙ−Ｙ２）２＝ｒ２ ２
（Ｘ、Ｙは距離交会法にて求められる点のＸ、Ｙ座標であり、Ｘ１、Ｙ１は選択されたセンサーＳ１設置位置の直交座標におけるＸ、Ｙ座標、Ｘ２、Ｙ２は選択されたセンサーＳ２設置位置の直交座標におけるＸ、Ｙ座標、ｒ１はセンサーＳ１からの測位距離、ｒ２はセンサーＳ２からの測位距離である。）
この２元連立２次方程式を解くことによって幾何学的に距離条件を満足しうる２交点を求め、仮目標情報判定部１３へ送信する。
【００４０】
仮目標情報判定部１３は、一例として、それぞれのデータから交点までの距離の合計値ｄを式、
ｄ＝√（（Ｘｃｉ−Ｘｏ１）２＋（Ｙｃｉ−Ｙｏ１）２）＋√（（Ｘｃｉ−Ｘｏ２）２＋（Ｙｃｉ−Ｙｏ２）２）
あるいは
ｄ＝（Ｘｃｉ−Ｘｏ１）２＋（Ｙｃｉ−Ｙｏ１）２＋（Ｘｃｉ−Ｘｏ２）２＋（Ｙｃｉ−Ｙｏ２）２
（Ｘｃｉ、Ｙｃｉ（ｉ＝１、２）は、距離交会法で求められた交点１、２におけるＸ、Ｙ座標、Ｘｏ１、Ｙｏ１はレーダ１で測位した目標のＸ、Ｙ座標、Ｘｏ２、Ｙｏ２はレーダ２で測位した目標のＸ、Ｙ座標である。）
によりそれぞれの交点（Ｘｃｉ、Ｙｃｉ）について算出し、ｄの値が小さくなる方の交点を仮目標情報として選択し、高精度目標情報判定部１４に送信する。
【００４１】
追尾処理部１５は、高精度目標情報が入手できた場合、従来の処理方法に基づき予測目標位置中心の相関ゲート内に高精度目標情報が存在するならば推定速度、推定目標位置及び予測目標位置を算出し、高精度目標情報が入手できなかったまたは相関ゲート内に存在しない場合は、外挿処理により前スキャンの推定速度、予測目標位置を、推定速度、推定目標位置として次スキャンの予測目標位置を算出し推定速度、推定目標位置及び予測目標位置を目標位置を表示部に送信する。
【００４２】
なお、上記距離交会法で求められた２点から１点を求める方法は、確率的性質を反映する他の方法でも可能である。図３は、仮目標情報判定部１３における確率分布に基づく１交点選択処理例を説明する図である。
【００４３】
確率分布に従い２交点からより確率的に尤もらしい１交点を求めるために、各交点１，２に対して、平均値、方位測位精度を分散値とした確率分布関数を定義し、その関数におけるそれぞれの方位データでの確率値を算出して合算し、２交点で合算値を比較し、値が大きい方の交点を仮目標情報として選択する。図３では、ケース１とケース４の場合は交点１が選択され、ケース２とケース３の場合は交点２が選択される。
【００４４】
【実施例】
図４は、本発明の実施例を示すブロック図である。本実施例では、センサー２００として４つのセンサーが用いられ、また、追尾処理装置１００及びセンサー２００に実装されている同期時刻獲得部２及び７が時刻同期信号を入手する手段として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）信号を用いるために併設されているＧＰＳ信号受信アンテナ１から定期的にＧＰＳ時刻を獲得し、同期時刻としてシステム時刻を更新する構成となっているが、その他の構成は、基本的には図１と同様である。
【００４５】
追尾処理装置の同期測位開始時刻制御部３は、表示部１５からのオペレータ入力による時刻指定に基づき４つのセンサーの同期測位開始時刻を記憶し統制命令送信部６に出力する。測位時間間隔指定部４は、表示部１５からのオペレータ入力による値に基づき測位時間間隔を記憶し統制命令送信部６に出力する。
【００４６】
目標番号／位置指定部５は、表示部１５からのオペレータ入力による目標番号または追尾開始位置指定に基づき目標番号または追尾開始位置を記憶し統制命令部送信部６に出力する。統制命令送信部６は、４つのセンサーに対し、同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号または追尾開始位置を送信する。
【００４７】
統制命令受信部８は、送信された同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号または追尾開始位置を受信し記憶するとともにビーム制御計算機９に送信する。ビーム制御計算機９は、従来の電子走査センサーの技術に基づいて指定された位置に対する次スキャンのビーム走査に必要な各位相器への制御信号の生成を行い、目標位置を測位する。
【００４８】
目標情報送信部１０は、センサーのビーム走査で測位された目標情報を追尾処理装置に送信する。目標情報受信部１１は、センサーからの目標情報を受信し、距離情報を距離交会法処理部１２に、方位情報を仮目標情報判定部１３に送信する。
【００４９】
距離交会法処理部１２は、測位誤差が少ないセンサーを中心とした距離情報を利用し、それぞれのセンサー設定位置を中心とし測位距離を半径とする上記円の方程式をそれぞれ求め、連立方程式を解くことにより２つの円の２交点を算出する。
【００５０】
仮目標情報判定部１３は、距離交会法処理部１２で求められた２点の内から、上記方位測位精度の確率的性質を表す条件に基づいて１点を選択し、その点の距離、方位情報を仮目標情報として高精度目標情報判定部１４に送信する。
【００５１】
高精度目標情報判定部１４は、仮目標情報判定部１３から受信した仮目標情報が１つの場合はそれを高精度目標情報とし、２つの場合はそれらの平均値を高精度目標情報とし、３つ以上の場合はそれらの仮目標情報を基に３角形が構成できるように３点の組合せを選択し、それぞれの３角形に対して重心点を算出し、その結果得られた重心が１つの場合はそれを高精度目標情報とし、２つ以上の場合は重心点の平均点を算出し高精度目標情報とし追尾処理部１５へ送信する。
【００５２】
追尾処理部１５は、高精度目標情報が入手できた場合は従来技術に基づき目標情報を直交座標系に変換し相関ゲート処理、推定速度算出、次スキャンの予測目標位置算出を実行し、入手できない場合は外挿処理を実行し前スキャンの推定速度、予測目標位置を該当スキャンの推定速度、推定目標位置として次スキャン予測目標位置を算出し推定速度、推定目標位置、予測目標位置を目標位置情報として表示部１６に送信する。
【００５３】
表示部１６は、受信した目標位置情報に基づき目標の位置を地図情報等と共にＣＲＴ等に重畳表示し、また、他の目標に対する統制同期式追尾開始命令に関するオペレータ操作入力を同期測位開始時刻制御部３、測位時間間隔指定部４、目標番号／位置指定部５に送信する。
【００５４】
本実施例では、４つのセンサー２００からの距離と方位情報の内、２つのセンサーの同一目標に対する距離情報の組合せを利用し、目標の位置を距離交会法により原理的には最大４つ求めることができる。
【００５５】
従って、仮目標情報判定部１３で４つの仮目標情報が得られた場合には、高精度目標情報判定部１４では、４つの仮目標位置によって構成される四角形を２つの三角形に分割し、２つの三角形の各重心点の平均点を高精度目標情報とし追尾処理部１５へ送信する。
【００５６】
本実施例によれば、電子的走査ビームの走査方向の指定が可能なセンサーを４つ設置し、目標位置を測位後、統合処理して高精度な目標情報を生成しているので、測位時間間隔が短くて方位方向の測位誤差変動が大きい場合であってもそれによる影響を受けることがない。
【００５７】
なお、本発明の実施の形態発明では、目標（航空機）とセンサー（レーダ）との距離が比較的遠く、それらが水平面（２次元）上に位置しているとみなせる場合を想定しているが、高度を含む３次元の空間において目標を測位する場合には、それぞれのセンサーからの等距離面は半球となり、２つのセンサーの交線は半円となるので、３つのセンサからの目標情報を用いれば距離情報のみで１つの交点を求めることができる。この求めた１つの交点位置を仮目標情報として出力することにより、同様に高精度の目標追尾を行うことが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、３つ以上のセンサーから入手できる距離情報と方位情報の内、２つのセンサーの同一目標に対する距離情報の組合せを利用し、目標の位置を距離交会法で求めることにより方位方向の測位誤差を除去し、さらにそれら組合せすべての点の集合から代表点を求めることにより距離方向の測位誤差も除去できるため、追尾処理の時間間隔を短縮しても測位誤差の影響を受けず、推定速度、推定目標位置、予測目標位置の精度を向上させることが可能となり、高速旋回する目標に対する追尾精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す同期式追尾装置ブロック図である。
【図２】本発明における距離交会法処理の説明図である。
【図３】本発明における確率分布に基づく１交点選択処理の説明図である。
【図４】本発明の実施例を示す同期式追尾装置ブロック線図である。
【図５】従来例における追尾処理及びその問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 時刻同期信号受信アンテナ
２、７ 同期時刻獲得部
３ 同期測位開始時刻制御部
４ 測位時間間隔指定部
５ 目標番号／位置指定部
６ 統制命令送信部
８ 統制命令受信部
９ ビーム制御計算機
１０ 目標情報送信部
１１ 目標情報受信部
１２ 距離交会法処理部
１３ 仮目標情報判定部
１４ 高精度目標情報判定部
１５ 追尾処理部
１６ 表示部
２１ ＧＰＳ信号受信アンテナ
２２、２７ ＧＰＳ時刻獲得部
１００ 追尾処理装置
２００ 電子走査式センサー
Ｘ１ 選択されたセンサーＳ１設置位置の直交座標におけるＸ座標
Ｙ１ 選択されたセンサーＳ１設置位置の直交座標におけるＹ座標
Ｘ２ 選択されたセンサーＳ２設置位置の直交座標におけるＸ座標
Ｙ２ 選択されたセンサーＳ２設置位置の直交座標におけるＹ座標
ｒ１ センサーＳ１からの測位距離
ｒ２ センサーＳ２からの測位距離
Ｘ 距離交会法にて求められる点のＸ座標
Ｙ 距離交会法にて求められる点のＹ座標
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサーを用いた目標探索システムに関し、特に高速旋回運動中の目標の追尾処理における位置捕捉精度の向上に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
レーダを用いた目標探索追尾システムでは、目標の各々の位置を継続的に把握しつづける必要があり、そのために例えば特開昭６４−７３２７５号公報に示されるような目標の移動速度、目標の推定位置及び次スキャンの位置を推定する追尾処理が必要となる。
【０００３】
上記公報記載の追尾処理の概要は、予測した目標の予測目標位置を中心に相関ゲートと呼ばれる範囲を設定し、その範囲内に当該スキャンにセンサーが受信した目標位置情報が含まれていれば、その目標位置情報を当該目標の位置として特定し、今回の測位位置と過去の推定目標位置より推定目標位置と移動速度を算出し、それを基に次スキャン時の目標の位置を予測して相関ゲートを設定し、次スキャンの処理を繰り返すことにより目標の追尾処理を行うものである。
【０００４】
また、目標探索追尾システム用レーダとしては、例えば特開平７−５５９１５号公報に示されているような、コンピュータ制御によってビームを形成してスキャンする、２次元電子走査と高速ディジタル処理とを組み合わせることにより、捜索と追尾を行うアクティブフェーズドアレイレーダが開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の目標探索システムの追尾方式では、図５に示すように、次スキャンの予測目標位置算出の際、等速直線運動を仮定し速度ベクトルの延長上に相関ゲートを設定して予測目標位置を算出するが、当該目標が高速度旋回運動を行った場合には速度ベクトルが大きく変化するため、次スキャン時にセンサーが測位した位置と予測目標位置が大きく異なり、予測目標位置中心に設定した相関ゲート内に該当する目標情報が検出できなくなって追尾処理が継続できなくなるという問題点がある。
【０００６】
この問題に対する対策として、センサーの測位時間間隔を短くし、１スキャンあたりの速度ベクトルのずれを小さくして予測目標位置と測位目標位置の差を小さくすることにより、目標が相関ゲートから外れるのを防止する方法が考えられる。
【０００７】
しかし、センサーの測位精度（特に方位方向）が悪い場合、測位間隔を短くしたことにより１スキャンの移動距離とランダムな測位誤差の変動の差が小さくなり、その結果、実際は等速直線飛行をしていても測位誤差を速度ベクトル変動として処理してしまい、速度精度が悪化し追尾精度が向上しないことが判明している。
【０００８】
特にこの傾向は方位精度が悪いセンサーを用いた場合、あるいは遠方の移動目標を測位した場合に顕著になる。センサーの方位精度を改善すれば追尾精度の向上はある程度可能であるが、それに伴ってセンサーが大型化し構成も複雑となり、またコストも上昇する。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来の追尾処理にて目標の測位時間間隔を短くしても、方位方向の測位誤差変動の影響を受けず追尾精度を向上させることが可能な手段を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、センサー探知確率が低下した場合でも精度が低い情報を使用することにより発生する進行方向の推定値のばらつきを防止し、追尾精度が低下しない追尾装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、例えば上記特開平７−５５９１５号公報に示されるような電子的走査によりビームの走査方向が指定できるセンサーを、互いに異なる位置に且つセンサー覆域が互いに重覆するように３つ以上設置し、この３つ以上のセンサーによって同一時刻に同一目標の位置を測位し、追尾処理装置にてこの３つ以上のセンサーから得られた位置情報を統合処理することにより高精度な目標情報を生成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の３つ以上のセンサー統制による同期式追尾装置は、追尾処理装置が、同期測位開始時刻制御部、同期時刻獲得部、測位時間間隔指定部、目標番号／位置指定部、統制命令送信部、目標情報受信部、距離交会法処理部、仮目標情報判定部、高精度情報判定部、追尾処理部、および表示部により構成され、また、電子的走査が可能な上記３つ以上のセンサーの各々には、同期時刻獲得部、統制命令受信部、ビーム制御計算部、および目標情報送信部が付加されている。
【００１３】
追尾処理装置に実装される同期時刻獲得部は、３つ以上のセンサーすべてと追尾処理装置のシステム時刻が一致するように、時刻を時刻同期アンテナで受信した同期時刻を獲得する動作を実行し、同期時刻を利用することにより３つ以上のセンサーすべてと追尾処理装置の間に特別な機構をもたせることなく常にシステム時刻を高精度で同一に保つ。
【００１４】
同期測位開始時刻制御部は、３つ以上のセンサーが同一の目標に対して同時にセンサービームを走査し測位するタイミングをシステム時刻指定により制御する動作を実行する。測位時間間隔指定部は、３つ以上のセンサーが同一目標に対してセンサービームを走査し位置を測位する時間間隔を指定する動作を実行する。目標番号／位置指定部は、本装置によって追尾する目標番号または追尾開始時刻の目標の位置を指定する動作を実行する。
【００１５】
統制命令送信部は、同期測位開始時刻制御部の出力、測位時間間隔指定部の出力及び目標番号／位置指定部の出力を覆域が重複する様に設置された３つ以上のセンサーに対して送信する動作を実行する。目標情報受信部は、各センサーからの目標情報を受信する動作を実行する。
【００１６】
距離交会法処理部は、各センサーから受信した目標情報（距離、方位）の内、測位誤差が比較的少ない距離情報のみを利用し距離交会法により２つのセンサーからの距離条件を同時に満足する点を円の２交点として求める動作を実行する。この距離交会法処理を、３つ以上のセンサーから選択した２センサーの全ての組合せに対して行う。
【００１７】
仮目標情報判定部は、距離交会法処理部で求められた円の２交点に対して、当該２センサーからの方位情報を加味して、各センサーで測定した目標位置までの距離の和、あるいは方位測位精度の確率的性質に基づいた尤らしさを表現する条件式により１点を選択し仮目標情報として決定する。これを３つ以上のセンサーから選択した２センサーの全ての組合せに対して行う。距離交会法処理部で求められた点がない場合は仮目標情報なしとする。
【００１８】
高精度目標情報判定部は、センサー探知確率の低下等により仮目標情報が得られなかった場合は高精度目標情報なしとし、得られた仮目標情報が１つの場合はそれを高精度目標情報とし、２つの場合はそれらの平均値を高精度目標情報とし、３つ以上の場合はすべてそれらの仮目標情報を結ぶことにより構成される多角形を３角形の集まりに分割し、それぞれの３角形の代表点を求め、代表点の平均位置を高精度目標情報として決定する動作を実行する。
【００１９】
追尾処理部は、高精度目標情報判定部で求められた目標位置を基に従来の方法により推定速度、推定目標位置と予測目標位置を求める。また、センサー探知確率低下等の原因により高精度目標情報が存在しない場合は前スキャンの予測目標位置を当該スキャンの推定目標位置として外挿し、前スキャンの推定速度を当該スキャンの推定速度とし、次スキャンの予測目標位置を求める動作を実行する。
【００２０】
表示部は、追尾処理された目標位置をシンボル等により地図上に重畳表示し、また、オペレータからの入力データを同期測位開始時刻制御部、測位時間間隔指定部、目標番号／位置指定部に送信する動作を実行する。
【００２１】
一方、各センサーに実装される同期時刻獲得部は、追尾処理装置に実装されているものと同様に時刻同期信号受信アンテナで受信した同期時刻を獲得する動作を実行する。統制命令受信部は、受信した同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号／位置指定をビーム制御計算機に伝達する動作を実行する。目標情報送信部は、追尾装置へ目標情報を送信する動作を実行する。
【００２２】
本発明は、３つ以上のセンサーを統制し同期をとって同一の目標に対しビーム走査を行って測位を行い、その結果得られる目標データの測位情報の内、誤差が少ない距離情報のみを利用して目標位置情報を得るため、測位時間間隔を短くしても測位誤差の影響を受けず、高速旋回運動をする目標に対しても高精度の追尾処理が継続できるという効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態を示す同期式追尾装置ブロック図である。
【００２４】
図１において、追尾処理装置１００に実装される同期時刻獲得部２は、３つ以上の電子走査式センサー２００すべてと追尾処理装置１００のシステム時刻が一致するように、時刻同期信号受信アンテナ１で受信した同期時刻を獲得する動作を実行し、この同期時刻を利用することにより３つ以上のセンサー２００すべてと追尾処理装置１００の間に特別な機構をもたせることなく常にシステム時刻を高精度で同一に保つ機能を有している。
【００２５】
同期測位開始時刻制御部３は、３つ以上のセンサー２００が同一の目標に対して同時にセンサービームを走査し測位するタイミングをシステム時刻指定により制御する動作を実行する。測位時間間隔指定部４は、３つ以上のセンサー２００が同一目標に対してセンサービームを走査し位置を測位する時間間隔を指定する動作を実行する。
【００２６】
目標番号／位置指定部５は、本装置によって追尾する目標番号または追尾開始時刻の目標の位置を指定する動作を実行する。統制命令送信部６は、同期測位開始時刻制御部３の出力、測位時間間隔指定部４の出力及び目標番号／位置指定部５の出力を、覆域が重複する様に設置された３つ以上のセンサー２００に対して送信する動作を実行する。
【００２７】
目標情報受信部１１は、各センサー２００からの目標情報を受信する動作を実行する。距離交会法処理部１２は、３つ以上のセンサーから２つのセンサーの組合せを選択し、それら２センサーを中心とした距離、方位で表される目標情報の内、測位誤差が少ない距離情報のみを利用し距離交会法により２センサーからの距離条件を同時に満足する点を円の２交点として求める動作を実行する。
【００２８】
仮目標情報判定部１３は、距離交会法処理部で求められた２点の内から方位測位精度の確率的性質に基づいた尤らしさを表現する条件式により１点を選択し仮目標情報として決定し、距離交会法処理部で求められた点がない場合は仮目標情報なしとする。
【００２９】
高精度目標情報判定部１４は、センサー探知確率の低下等により仮目標情報の数がない場合は高精度目標情報なしとし、１つの場合はそれを高精度目標情報とし、２つの場合はそれらの平均値を高精度目標情報とし、３つ以上の場合はすべての仮目標情報を結ぶことにより構成される多角形を３角形の集まりに分割し、それぞれの３角形の代表点を求め代表点の平均位置を高精度目標情報として決定する動作を実行する。
【００３０】
追尾処理部１５は、高精度目標情報判定部１４で求められた目標位置を基に従来の方法により推定速度、推定目標位置と予測目標位置を求め、センサー探知確率低下等の原因により高精度目標情報が存在しない場合は前スキャンの予測目標位置を当該スキャンの推定目標位置として外挿し、前スキャンの推定速度を当該スキャンの推定速度し、次スキャンの予測目標位置を求める動作を実行する。
【００３１】
表示部１６は、追尾処理された目標位置をシンボル等により地図上に重畳表示し、また、オペレータからの入力データを同期測位開始時刻制御部３、測位時間間隔指定部４、目標番号／位置指定部５に送信する動作を実行する。
【００３２】
各センサー２００に実装される同期時刻獲得部７は、追尾処理装置１００に実装されているものと同様に時刻同期信号受信アンテナ１で受信した同期時刻を獲得する動作を実行する。統制命令受信部８は、受信した同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号／位置指定をビーム制御計算機９に伝達する動作を実行する。目標情報送信部１０は、追尾処理装置１００へ目標情報を送信する動作を実行する。
【００３３】
本発明では、３つ以上のセンサー２００を統制し、それぞれが同期をとって同一の目標に対してビーム走査を行い、その結果得られる目標データの内、測位誤差が比較的多く生ずる方位情報は用いずに測位誤差が少ない距離情報のみを利用して目標位置を求めているので、測位時間間隔を短くしても測位誤差の影響を殆ど受けることなく、例えば高速旋回運動をする目標に対しても高精度の追尾処理を継続することができる。
【００３４】
図２は、本発明における距離交会法処理部１２の距離交会法処理動作例を説明する図である。以下、本発明の動作について図１〜２を参照して説明する。
【００３５】
同期時刻獲得部２、７は、時刻同期信号受信アンテナ１から定期的に時刻同期信号を入手し、システム時刻として更新することで自律的に時刻同期をとることが可能となる。同期測位開始時刻制御部３は、表示部１５から入力された時刻を記憶すると共に統制命令送信部６に送信する。測位時間間隔指定部４は、表示部１５から入力された測位時間間隔を記憶すると共に統制命令送信部６に送信する。
【００３６】
目標番号／位置指定部５は、表示部１５から入力された目標番号または測位開始位置情報を記憶すると共に統制命令送信部６に送信する。統制命令送信部６は、受信した同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号／位置指定を予め決められたメッセージフォーマットに編集し、すべてのセンサー２００に付加されている統制命令受信部８に送信する。
【００３７】
各センサー２００の統制命令受信部８は、受信したメッセージから同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号／位置指定を読み取り、ビーム制御計算機９に送信する。ビーム制御計算機９は、統制命令受信部８から指定された位置に対する同期測位開始時刻のビーム走査に必要な各位相器の制御信号の生成を行い、目標位置を測位する。
【００３８】
目標情報送信部１０は、ビーム走査によって得られた目標の距離、方位情報を予め決められたメッセージフォーマットに編集し、追尾処理装置の目標情報受信部１１に送信する。目標情報受信部１１は、各センサー２００からの目標情報を受信し、距離情報を距離交会法処理部１２へ、方位情報を仮目標情報判定部１３へ送信する。
【００３９】
距離交会法処理部１２は、図２に示す様に、受信した距離情報のみを基に、それぞれのセンサー設置位置を中心とし、距離データを半径とする以下に示すような円の方程式をそれぞれ求め、
（Ｘ−Ｘ１）２＋（Ｙ−Ｙ１）２＝ｒ１ ２
（Ｘ−Ｘ２）２＋（Ｙ−Ｙ２）２＝ｒ２ ２
（Ｘ、Ｙは距離交会法にて求められる点のＸ、Ｙ座標であり、Ｘ１、Ｙ１は選択されたセンサーＳ１設置位置の直交座標におけるＸ、Ｙ座標、Ｘ２、Ｙ２は選択されたセンサーＳ２設置位置の直交座標におけるＸ、Ｙ座標、ｒ１はセンサーＳ１からの測位距離、ｒ２はセンサーＳ２からの測位距離である。）
この２元連立２次方程式を解くことによって幾何学的に距離条件を満足しうる２交点を求め、仮目標情報判定部１３へ送信する。
【００４０】
仮目標情報判定部１３は、一例として、それぞれのデータから交点までの距離の合計値ｄを式、
ｄ＝√（（Ｘｃｉ−Ｘｏ１）２＋（Ｙｃｉ−Ｙｏ１）２）＋√（（Ｘｃｉ−Ｘｏ２）２＋（Ｙｃｉ−Ｙｏ２）２）
あるいは
ｄ＝（Ｘｃｉ−Ｘｏ１）２＋（Ｙｃｉ−Ｙｏ１）２＋（Ｘｃｉ−Ｘｏ２）２＋（Ｙｃｉ−Ｙｏ２）２
（Ｘｃｉ、Ｙｃｉ（ｉ＝１、２）は、距離交会法で求められた交点１、２におけるＸ、Ｙ座標、Ｘｏ１、Ｙｏ１はレーダ１で測位した目標のＸ、Ｙ座標、Ｘｏ２、Ｙｏ２はレーダ２で測位した目標のＸ、Ｙ座標である。）
によりそれぞれの交点（Ｘｃｉ、Ｙｃｉ）について算出し、ｄの値が小さくなる方の交点を仮目標情報として選択し、高精度目標情報判定部１４に送信する。
【００４１】
追尾処理部１５は、高精度目標情報が入手できた場合、従来の処理方法に基づき予測目標位置中心の相関ゲート内に高精度目標情報が存在するならば推定速度、推定目標位置及び予測目標位置を算出し、高精度目標情報が入手できなかったまたは相関ゲート内に存在しない場合は、外挿処理により前スキャンの推定速度、予測目標位置を、推定速度、推定目標位置として次スキャンの予測目標位置を算出し推定速度、推定目標位置及び予測目標位置を目標位置を表示部に送信する。
【００４２】
なお、上記距離交会法で求められた２点から１点を求める方法は、確率的性質を反映する他の方法でも可能である。図３は、仮目標情報判定部１３における確率分布に基づく１交点選択処理例を説明する図である。
【００４３】
確率分布に従い２交点からより確率的に尤もらしい１交点を求めるために、各交点１，２に対して、平均値、方位測位精度を分散値とした確率分布関数を定義し、その関数におけるそれぞれの方位データでの確率値を算出して合算し、２交点で合算値を比較し、値が大きい方の交点を仮目標情報として選択する。図３では、ケース１とケース４の場合は交点１が選択され、ケース２とケース３の場合は交点２が選択される。
【００４４】
【実施例】
図４は、本発明の実施例を示すブロック図である。本実施例では、センサー２００として４つのセンサーが用いられ、また、追尾処理装置１００及びセンサー２００に実装されている同期時刻獲得部２及び７が時刻同期信号を入手する手段として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）信号を用いるために併設されているＧＰＳ信号受信アンテナ１から定期的にＧＰＳ時刻を獲得し、同期時刻としてシステム時刻を更新する構成となっているが、その他の構成は、基本的には図１と同様である。
【００４５】
追尾処理装置の同期測位開始時刻制御部３は、表示部１５からのオペレータ入力による時刻指定に基づき４つのセンサーの同期測位開始時刻を記憶し統制命令送信部６に出力する。測位時間間隔指定部４は、表示部１５からのオペレータ入力による値に基づき測位時間間隔を記憶し統制命令送信部６に出力する。
【００４６】
目標番号／位置指定部５は、表示部１５からのオペレータ入力による目標番号または追尾開始位置指定に基づき目標番号または追尾開始位置を記憶し統制命令部送信部６に出力する。統制命令送信部６は、４つのセンサーに対し、同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号または追尾開始位置を送信する。
【００４７】
統制命令受信部８は、送信された同期測位開始時刻、測位時間間隔、目標番号または追尾開始位置を受信し記憶するとともにビーム制御計算機９に送信する。ビーム制御計算機９は、従来の電子走査センサーの技術に基づいて指定された位置に対する次スキャンのビーム走査に必要な各位相器への制御信号の生成を行い、目標位置を測位する。
【００４８】
目標情報送信部１０は、センサーのビーム走査で測位された目標情報を追尾処理装置に送信する。目標情報受信部１１は、センサーからの目標情報を受信し、距離情報を距離交会法処理部１２に、方位情報を仮目標情報判定部１３に送信する。
【００４９】
距離交会法処理部１２は、測位誤差が少ないセンサーを中心とした距離情報を利用し、それぞれのセンサー設定位置を中心とし測位距離を半径とする上記円の方程式をそれぞれ求め、連立方程式を解くことにより２つの円の２交点を算出する。
【００５０】
仮目標情報判定部１３は、距離交会法処理部１２で求められた２点の内から、上記方位測位精度の確率的性質を表す条件に基づいて１点を選択し、その点の距離、方位情報を仮目標情報として高精度目標情報判定部１４に送信する。
【００５１】
高精度目標情報判定部１４は、仮目標情報判定部１３から受信した仮目標情報が１つの場合はそれを高精度目標情報とし、２つの場合はそれらの平均値を高精度目標情報とし、３つ以上の場合はそれらの仮目標情報を基に３角形が構成できるように３点の組合せを選択し、それぞれの３角形に対して重心点を算出し、その結果得られた重心が１つの場合はそれを高精度目標情報とし、２つ以上の場合は重心点の平均点を算出し高精度目標情報とし追尾処理部１５へ送信する。
【００５２】
追尾処理部１５は、高精度目標情報が入手できた場合は従来技術に基づき目標情報を直交座標系に変換し相関ゲート処理、推定速度算出、次スキャンの予測目標位置算出を実行し、入手できない場合は外挿処理を実行し前スキャンの推定速度、予測目標位置を該当スキャンの推定速度、推定目標位置として次スキャン予測目標位置を算出し推定速度、推定目標位置、予測目標位置を目標位置情報として表示部１６に送信する。
【００５３】
表示部１６は、受信した目標位置情報に基づき目標の位置を地図情報等と共にＣＲＴ等に重畳表示し、また、他の目標に対する統制同期式追尾開始命令に関するオペレータ操作入力を同期測位開始時刻制御部３、測位時間間隔指定部４、目標番号／位置指定部５に送信する。
【００５４】
本実施例では、４つのセンサー２００からの距離と方位情報の内、２つのセンサーの同一目標に対する距離情報の組合せを利用し、目標の位置を距離交会法により原理的には最大４つ求めることができる。
【００５５】
従って、仮目標情報判定部１３で４つの仮目標情報が得られた場合には、高精度目標情報判定部１４では、４つの仮目標位置によって構成される四角形を２つの三角形に分割し、２つの三角形の各重心点の平均点を高精度目標情報とし追尾処理部１５へ送信する。
【００５６】
本実施例によれば、電子的走査ビームの走査方向の指定が可能なセンサーを４つ設置し、目標位置を測位後、統合処理して高精度な目標情報を生成しているので、測位時間間隔が短くて方位方向の測位誤差変動が大きい場合であってもそれによる影響を受けることがない。
【００５７】
なお、本発明の実施の形態発明では、目標（航空機）とセンサー（レーダ）との距離が比較的遠く、それらが水平面（２次元）上に位置しているとみなせる場合を想定しているが、高度を含む３次元の空間において目標を測位する場合には、それぞれのセンサーからの等距離面は半球となり、２つのセンサーの交線は半円となるので、３つのセンサからの目標情報を用いれば距離情報のみで１つの交点を求めることができる。この求めた１つの交点位置を仮目標情報として出力することにより、同様に高精度の目標追尾を行うことが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、３つ以上のセンサーから入手できる距離情報と方位情報の内、２つのセンサーの同一目標に対する距離情報の組合せを利用し、目標の位置を距離交会法で求めることにより方位方向の測位誤差を除去し、さらにそれら組合せすべての点の集合から代表点を求めることにより距離方向の測位誤差も除去できるため、追尾処理の時間間隔を短縮しても測位誤差の影響を受けず、推定速度、推定目標位置、予測目標位置の精度を向上させることが可能となり、高速旋回する目標に対する追尾精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す同期式追尾装置ブロック図である。
【図２】本発明における距離交会法処理の説明図である。
【図３】本発明における確率分布に基づく１交点選択処理の説明図である。
【図４】本発明の実施例を示す同期式追尾装置ブロック線図である。
【図５】従来例における追尾処理及びその問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 時刻同期信号受信アンテナ
２、７ 同期時刻獲得部
３ 同期測位開始時刻制御部
４ 測位時間間隔指定部
５ 目標番号／位置指定部
６ 統制命令送信部
８ 統制命令受信部
９ ビーム制御計算機
１０ 目標情報送信部
１１ 目標情報受信部
１２ 距離交会法処理部
１３ 仮目標情報判定部
１４ 高精度目標情報判定部
１５ 追尾処理部
１６ 表示部
２１ ＧＰＳ信号受信アンテナ
２２、２７ ＧＰＳ時刻獲得部
１００ 追尾処理装置
２００ 電子走査式センサー
Ｘ１ 選択されたセンサーＳ１設置位置の直交座標におけるＸ座標
Ｙ１ 選択されたセンサーＳ１設置位置の直交座標におけるＹ座標
Ｘ２ 選択されたセンサーＳ２設置位置の直交座標におけるＸ座標
Ｙ２ 選択されたセンサーＳ２設置位置の直交座標におけるＹ座標
ｒ１ センサーＳ１からの測位距離
ｒ２ センサーＳ２からの測位距離
Ｘ 距離交会法にて求められる点のＸ座標
Ｙ 距離交会法にて求められる点のＹ座標
Claims (11)
- 互いに異なる位置に配置され且つセンサー覆域が互いに重覆するように電子的に探索方向を指定することが可能な３つ以上のセンサーによりそれぞれ測位された同一時刻における同一目標の位置情報を、追尾処理部において統合処理することにより目標の位置情報を生成することを特徴とするセンサー統制による同期式追尾方法において、
前記追尾処理部における統合処理は、前記各センサーの位置を中心として測位された前記目標までの距離を半径とする円を算出した後、２つのセンサー毎に前記算出された円が交わる２つの交点を求め、各交点から当該２つのセンサーにより測位された目標位置までの距離の和が小さい方の交点を仮目標位置として選択し、２センサーの組合せ毎に選択された前記仮目標位置を結ぶ線分により構成される多角形に基づいて、高精度の目標位置を特定することを特徴とするセンサー統制による同期式追尾方法。 - 互いに異なる位置に配置され且つセンサー覆域が互いに重覆するように電子的に探索方向を指定することが可能な３つ以上のセンサーによりそれぞれ測位された同一時刻における同一目標の位置情報を、追尾処理部において統合処理することにより目標の位置情報を生成することを特徴とするセンサー統制による同期式追尾方法において、
前記追尾処理部における統合処理は、前記各センサーの位置を中心として測位された前記目標までの距離を半径とする円を算出した後、２つのセンサー毎に前記算出された円が交わる２つの交点を求め、該求めた各交点を中心とした確率分布関数を定義し、当該２つのセンサーにより測位された目標位置における前記確率分布関数値の和が大きい方の交点を仮目標位置として選択し、２センサーの組合せ毎に選択された前記仮目標位置を結ぶ線分により構成される多角形に基づいて、高精度の目標位置を特定することを特徴とするセンサー統制による同期式追尾方法。 - 前記高精度の目標位置は、前記仮目標位置を結ぶ線分により構成される多角形を３角形に分割して３角形ごとの代表点を求め、それらの代表点の平均位置により特定することを特徴とする請求項１または２記載のセンサー統制による同期式追尾方法。
- 互いに異なる位置に配置され且つセンサー覆域が互いに重覆するように電子的に探索方向を指定することが可能な３つ以上のセンサーによりそれぞれ測位された同一時刻における同一目標の位置情報を、追尾処理部において統合処理することにより目標の位置情報を生成することを特徴とするセンサー統制による同期式追尾方法において、
前記追尾処理部における統合処理は、前記各センサーの位置を中心として測位された前記目標までの距離を半径とする半球を算出した後、３つのセンサー毎に前記算出された半球交点を求め、該求めた各交点を仮目標位置として選定し、３センサーの組合せ毎に選択された前記仮目標位置の平均値を、高精度の目標位置として特定することを特徴とするセンサー統制による同期式追尾方法。 - 前記各センサーは、各々時刻同期手段を有しており、前記追尾処理部から測位開始時刻、測位時間間隔、および目標番号または測位開始位置の指定を受けた後、定期的に独自に同期時刻を入手して測位時刻の同期をとることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサー統制による同期式追尾方法。
- 前記各センサーから、前記目標の距離情報の組が１組も得られない場合は目標情報無しとして外挿処理により追尾処理を行い、距離情報の組が３組以下の場合は、それらからそれぞれ算出される前記仮目標位置の平均位置を高精度目標情報とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のセンサー統制による同期式追尾方法。
- 互いに異なる位置に配置され且つセンサー覆域が互いに重覆するように電子的に探索方向を指定することが可能な３つ以上のセンサーと、該各センサーによる目標の測位情報を統合処理して目標の追尾を行う追尾処理装置とからなり、
前記３つ以上のセンサーは、各々独自に同期時刻を定期的に入手するための時刻同期信 号受信アンテナと、前記追尾処理装置から測位開始時刻、測位時間間隔、および目標番号または測位開始位置の指定を受けた後、指定された目標または測位開始位置に対して、各々独自に測位時刻の同期をとりながら指定された目標の測位を前記測位時間間隔毎に行い、該測位した目標情報を前記追尾処理装置へ送信する手段を備え、
前記追尾処理装置は、前記各センサーの位置を中心として測位された前記目標までの距離を半径とする円を算出する手段と、２つのセンサー毎に前記算出された円が交わる２つの交点を求める手段と、該求めた各交点から当該２つのセンサーにより測位された目標位置までの距離の和が小さい方の交点を仮目標位置として選択する手段と、２センサーの組合せ毎に選択された前記仮目標位置を結ぶ線分により構成される多角形に基づいて高精度の目標位置を特定する手段を備えていることを特徴とするセンサー統制による同期式追尾装置。 - 互いに異なる位置に配置され且つセンサー覆域が互いに重覆するように電子的に探索方向を指定することが可能な３つ以上のセンサーと、該各センサーによる目標の測位情報を統合処理して目標の追尾を行う追尾処理装置とからなり、
前記３つ以上のセンサーは、各々独自に同期時刻を定期的に入手するための時刻同期信号受信アンテナと、前記追尾処理装置から測位開始時刻、測位時間間隔、および目標番号または測位開始位置の指定を受けた後、指定された目標または測位開始位置に対して、各々独自に測位時刻の同期をとりながら指定された目標の測位を前記測位時間間隔毎に行い、該測位した目標情報を前記追尾処理装置へ送信する手段を備え、
前記追尾処理装置は、前記各センサーの位置を中心として測位された前記目標までの距離を半径とする円を算出する手段と、２つのセンサー毎に前記算出された円が交わる２つの交点を求める手段と、該求めた各交点を中心として定義された確率分布関数に基づき、当該２つのセンサーにより測位された目標位置における前記確率分布関数値の和が大きい方の交点を仮目標位置として選択する手段と、２センサーの組合せ毎に選択された前記仮目標位置を結ぶ線分により構成される多角形に基づいて高精度の目標位置を特定する手段を備えていることを特徴とするセンサー統制による同期式追尾装置。 - 前記目標位置を特定する手段は、前記仮目標位置が得られない場合は目標情報無しとして外挿処理により得られた目標位置を高精度目標情報として出力し、選択された前記仮目標位置情報が３個以下の場合は、それらの平均位置を高精度目標情報として出力し、選択された前記仮目標位置情報が３個より多い場合には、前記仮目標位置を結ぶ線分により構成される多角形を３角形に分割して３角形ごとの代表点を求め、それらの代表点の平均位置を高精度目標情報として出力することを特徴とする請求項７または８に記載のセンサー統制による同期式追尾装置。
- 互いに異なる位置に配置され且つセンサー覆域が互いに重覆するように電子的に探索方向を指定することが可能な３つ以上のセンサーと、該各センサーによる目標の測位情報を統合処理して目標の追尾を行う追尾処理装置とからなり、
前記３つ以上のセンサーは、各々独自に同期時刻を定期的に入手するための時刻同期信号受信アンテナと、前記追尾処理装置から測位開始時刻、測位時間間隔、および目標番号または測位開始位置の指定を受けた後、指定された目標または測位開始位置に対して、各々独自に測位時刻の同期をとりながら指定された目標の測位を前記測位時間間隔毎に行い、該測位した目標情報を前記追尾処理装置へ送信する手段を備え、
前記追尾処理装置は、前記各センサーの位置を中心として測位された前記目標までの距離を半径とする半球を算出する手段と、３つのセンサー毎に前記算出された半球の交点を求め、該求めた各交点を仮目標位置として選定する手段と、３センサーの組合せ毎に選定された前記仮目標位置の平均値を高精度の目標位置として特定する手段を備えていることを特徴とするセンサー統制による同期式追尾装置。 - 前記時刻同期信号受信アンテナは、ＧＰＳ信号受信アンテナであることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載のセンサー統制による同期式追尾装置。
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