JP3819237B2 - Tracking device - Google Patents

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JP3819237B2
JP3819237B2 JP2000396026A JP2000396026A JP3819237B2 JP 3819237 B2 JP3819237 B2 JP 3819237B2 JP 2000396026 A JP2000396026 A JP 2000396026A JP 2000396026 A JP2000396026 A JP 2000396026A JP 3819237 B2 JP3819237 B2 JP 3819237B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は目標追尾の高密度環境下における演算負荷を軽減する追尾装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11は、例えば、「Samuel S.Blackman,Multiple−Target Tracking with Radar Applications,Artech House,Dedham,1986」p83−p92,特にp88,4.2.2章(4.6)式に示された、ゲート判定法を持つ従来の追尾装置の構成を示すブロック図である。
【0003】
図11において、1は観測手段、4は各S/N比残差共分散行列算出手段、5は精ゲート内外判定手段、6はデータ更新手段、7は予測手段、8は遅延手段である。
【0004】
図12は図11における観測手段1に係る座標系を説明する図である。図12において、Oは観測手段1が備えているセンサ、Tは追尾目標、Rは追尾目標TとセンサOの間の距離、EはセンサOと追尾目標Tとを結ぶ線分OTがX−Y平面となす仰角、BはセンサOと追尾目標Tとを結ぶ線分OTのX−Y平面への正射影ベクトルがX軸となす方位角である。さらに、[R,E,B]は極座標を示し、[X,Y,Z]は北基準直交座標を示す。以降、特に断りがない場合には、座標は北基準直交座標を示すことにする。
【0005】
次に動作について説明する。
観測手段1は、探知データと探知データに付随する信号(signal)対雑音比(noise)であるS/N比を、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知し、探知データと探知データに付随するS/N比を出力する。ここで、探知データの種類は、追尾対象目標の目標信号とそれ以外の不要信号があり、不要信号は、今後、クラッタと呼ぶこともある。
【0006】
ここで、探知データをDkjとし、探知データDkjに付随するS/N比をSNRkjとする。添字kはサンプリング時刻を示し、添字jはサンプリング時刻kにおける探知データ数を示している。探知データDkjは次の(1)式で示される。
【数1】

Figure 0003819237
【0007】
上記(1)式において、oは観測値を示す添字で、kはサンプリング時刻を示す添字で、jは探知データ数を示す添字である。つまり、探知データDkjはサンプリング時刻kにおけるj番目の探知データを示している。また、xokj は探知データDkjのX座標成分を示し、同様にyokj は探知データDkjのY座標成分、zokj は探知データDkjのZ座標成分をそれぞれ示している。さらに、記号「’」はベクトル及び行列の転置を示す。
【0008】
各S/N比残差共分散行列算出手段4は、観測手段1から得られる探知データDkjと探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを入力し、各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して出力する。ここで、各S/N比残差共分散行列をSkj(t)の添字kはサンプリング時刻を示し、添字jはj番目の探知データDkjからのものであることを示し、(t)は航跡番号を示している。
【0009】
各S/N比残差共分散行列算出手段4は、各S/N比残差共分散行列Skj(t)を、カルマンフィルタの理論に基づき次の(2)式より算出する。
【数2】
Figure 0003819237
上記(2)式において、Hは観測行列、Ppk(t)は後述の予測手段7から遅延手段8を介して得られる航跡番号(t)の予測誤差共分散行列、Rkj(t)は北基準直交座標における航跡番号(t)の観測誤差共分散行列を示している。
【0010】
上記(2)式における観測行列Hは、次の(3)式のように示される。
【数3】
Figure 0003819237
【0011】
また、上記(2)式における北基準直交座標における観測誤差共分散行列Rkj(t)は、次の(4)式で示される。
【数4】
Figure 0003819237
上記(4)式において、Λkjは極座標における観測誤差共分散行列であり、Γkj(t)は、航跡番号(t)のΛkjの変換行列である。
【0012】
上記(4)式に示される、極座標における観測誤差共分散行列Λkjは、次の(5)式で示される。
【数5】
Figure 0003819237
【0013】
上記(5)式において、σrkjは距離の観測雑音の標準偏差、σekjは仰角の観測雑音の標準偏差、σbkjは方位角の観測雑音の標準偏差を示す。距離観測雑音は平均0、分散σr2 kjの正規分布に従う。同様にして、仰角観測雑音は平均0、分散σe2 kjの正規分布に従い、方位角観測雑音は平均0、分散σb2 kjの正規分布に従う。
【0014】
上記(4)式における、航跡番号(t)のΛkjの変換行列Γkj(t)は、次の(6)式で示される。
【数6】
Figure 0003819237
上記(6)式におけるrpk(t),epk(t),bpk(t)は、それぞれ、後述の予測手段7から遅延手段8を介して得られる予測ベクトルVXpk(t)の位置成分xpk(t),ypk(t),zpk(t)の極座標成分を示したものである。
【0015】
また、rpk(t),epk(t),bpk(t)と、xpk(t),ypk(t),zpk(t)の関係は、次の(7)式で示される。
【数7】
Figure 0003819237
【0016】
上記(5)式における距離の観測雑音の標準偏差σrkj、仰角の観測雑音の標準偏差σekj、方位角の観測雑音の標準偏差σbkjは、S/N比SNRkjを用いて、次の(8)式、(9)式、(10)式のように示すことができる。
【数8】
Figure 0003819237
上記(8)式、(9)式、(10)式におけるαr ,αe ,αb は、レーダの送信信号の周波数、レーダの送信信号のバンド幅、レーダアンテナの有効開口径、及び光速から決定される正の定数である。
【0017】
精ゲート内外判定手段5で使用する精ゲートは次の(11)式で示される領域である。
【数9】
Figure 0003819237
上記(11)式において、VZpk(t)は予測ベクトルVXpk(t)の位置成分を示し、(11)式における上添字の「−1」は、行列の逆行列を示す記号である。
【0018】
さらに、(11)式におけるdεは精ゲートの大きさを決めるゲートサイズパラメータである。このゲートサイズパラメータdεは定数であり、ゲートサイズパラメータdεの添字εは、精ゲート内に目標が存在する確率を示す。この精ゲート内に目標が存在する確率を、ゲート内確率、又はゲート内目標存在期待確率という。ここで、ゲートサイズパラメータdεは、ゲート内確率εのときのゲートの大きさを示し、統計学でいうカイ2乗分布により、自由度と自分が設定したいゲート内確率εを事前に決め、カイ2乗密度関数、又はカイ2乗分布表より求める。
【0019】
また、予測ベクトルVXpk(t)は、次の(12)式のように示される。
【数10】
Figure 0003819237
(12)式において、xpk(t),ypk(t),zpk(t)は、X,Y,Zの予測位置、dxpk(t),dypk(t),dzpk(t)は、X,Y,Zの予測位置における予測速度である。
【0020】
上記(11)式における予測ベクトルVXpk(t)の位置成分VZpk(t)と、上記(12)式の予測ベクトルVXpk(t)は、上記(3)式の観測行列Hを用いて、次の(13)式の関係がある。
【数11】
Figure 0003819237
【0021】
上記(11)式で示される精ゲートの大きさは、上記ゲートサイズパラメータdεと各S/N比残差共分散行列Skj(t)により決まる。次に、何故、ゲートサイズパラメータdεと残差共分散行列Skj(t)により精ゲートの大きさが決まるかを、例を用いて説明する。以下、説明を簡便化するため、次の(14)式、(15)式のように、行列A及びベクトルxを仮定する。そうすると、上記(11)式は、(14)式、(15)式より、次の(16)式のように決まる。
【0022】
【数12】
Figure 0003819237
【0023】
ここで、上記(14)式における行列Aは3行3列の正値対称行列なので、次の(17)式、(18)式が成立する。
【数13】
Figure 0003819237
【0024】
ここで、行列Aを次の(19)式のように、代数学による対角行列B、直交行列Cで対角化できたとする。
【数14】
Figure 0003819237
【0025】
上記(19)式における対角行列Bは、次の(20)式のように、行列Aの固有値λ1 ,λ2 ,λ3 で示されるとする。ここで、上記(18)式の関係より、固有値λ1 ,λ2 ,λ3 は、各々、λ1 >0,λ2 >0,λ3 >0である。
【数15】
Figure 0003819237
【0026】
上記(19)式における直交行列Bは、行列Aの固有ベクトルv1 ,v2 ,v3 を用いて、次の(21)式のように示される。ここで、v1 ,v2 ,v3は各々3行1列のベクトルである。
【数16】
Figure 0003819237
【0027】
上記(21)式における行列Aの固有ベクトルv1 ,v2 ,v3 には、次の(22)式の関係がある。
【数17】
Figure 0003819237
【0028】
また、上記(20)式は、上記(19)式を用いて、次の(23)式のように示される。
【数18】
Figure 0003819237
【0029】
ここで、上記(23)式におけるCxの成分を、次の(24)式のようにした場合には、上記(23)式は、上記(20)式、次の(24)式を用いて、次の(25)式のように示される。
【数19】
Figure 0003819237
【0030】
ここで、上記(14)式、(20)式より、行列Aの固有値はλ1 ,λ2 ,λ3 なので、各S/N比残差共分散行列Skj(t)の固有値は1/λ1 ,1/λ2 ,1/λ3 である。よって、上記(25)式は、誤差楕円の半径が、各S/N比残差共分散行列Skj(t)の固有値1/λ1 ,1/λ2 ,1/λ3 ,及びゲートサイズパラメータdεにより決まることを示している。つまり、精ゲートの大きさは、各S/N比残差共分散行列Skj(t)とゲートサイズパラメータdεにより決まる。そして、各S/N比残差共分散行列Skj(t)が大きいほど、また、各S/N比残差共分散行列Skj(t)の逆行列が小さいほど、精ゲートの大きさは大きくなる。さらに、ゲートサイズパラメータdεが大きいほど、精ゲートの大きさは大きくなる。
【0031】
また、上記(11)式の予測ベクトルVXpk(t)の位置成分VZpk(t)は精ゲートの中心を示し、(11)式の右辺は、探知データDkjと精ゲートの中心である予測ベクトルVXpk(t)の位置成分VZpk(t)の各S/N比残差共分散行列Skj(t)で正規化した距離を示している。
【0032】
したがって、精ゲート内外判定手段5では、探知データDkjと精ゲートの中心である予測ベクトルVXpk(t)の位置成分VZpk(t)の各S/N比残差共分散行列Skj(t)で正規化した距離が、ゲートサイズパラメータdεより小さい場合、つまり、上記(11)式を満たす探知データDkjを目標信号の候補aDkjとして出力する。さらに、その目標信号の候補をaDkjに対応する各S/N比残差共分散行列をaSkj(t)として出力する。さらに、予測ベクトVXpk(t)ルの位置成分VZpk(t)を出力する。
【0033】
ここで、探知データDkjは観測手段1から得られ、精ゲートの中心である予測ベクトルVXpk(t)の位置成分VZpk(t)は、後述の予測手段7の出力である現サンプリング時刻kに対する1サンプリング後の予測ベクトルVXpk+1(t)を、後述の遅延手段8を介して現時刻のVXpk(t)とし後、上記(13)式を用いて、予測ベクトルVXpk(t)の位置成分VZpk(t)を算出する。各S/N比残差共分散行列Skj(t)は、各S/N比残差共分散行列算出手段4より得られる。
【0034】
データ更新手段6は、カルマンフィルタの理論に基づき、ゲイン行列Kk (t)を次の(26)式から算出する。また、平滑ベクトルVXsk(t)を(26)式のゲイン行列Kk (t)を用いて、次の(27)式により算出する。さらに、平滑誤差共分散行列Psk(t)を(26)式のゲイン行列Kk (t)を用いて、次の(28)式により算出する。そして、データ更新手段6は、(27)式、(28)式により算出された平滑ベクトルVXsk(t)及び平滑誤差共分散行列Psk(t)を出力する。
【0035】
【数20】
Figure 0003819237
【0036】
予測手段7は、カルマンフィルタの理論に基づき、次の(29)式により、現サンプリング時刻kより1サンプリング後の時刻k+1における予測ベクトルVXpk+1(t)を算出して出力する。また、予測手段7は、次の(30)式により、現サンプリング時刻kより1サンプリング後の時刻k+1における予測誤差共分散行列Ppk+1(t)を算出し出力する。
【数21】
Figure 0003819237
【0037】
上記(29)式において、1サンプリング外挿を行う状態遷移行列Φk は、次の(31)式で示される。
【数22】
Figure 0003819237
上記(31)式におけるΔtは、現時刻kと現時刻から1サンプリング後の時刻k+1までのサンプリング間隔を示す。
【0038】
また、上記(30)式における駆動雑音の共分散行列Qk は、次の(32)式で示される。
【数23】
Figure 0003819237
上記(32)式におけるσa は駆動雑音の標準偏差を示し、カルマンフィルタの目標の運動モデルの曖昧さを示す定数である。
【0039】
遅延手段8では、予測手段7より入力された、予測ベクトルVXpk+1(t)及び予測誤差共分散行列Ppk+1(t)を1サンプリング分遅延させて、現時刻の予測ベクトルVXpk(t)及び現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)を各S/N比残差共分散行列手段4に出力する。
【0040】
上記のような追尾装置では、全ての探知データDkjに関して、上記(11)式における各S/N比残差共分散行列Skj(t)の逆行列計算を行うことになる。例えば、現時刻より1サンプリング前の航跡の数をLとし、現時刻における探知データDkjの数をMとすると、航跡数がLになることは、航跡番号(t)がt=1,・・・,Lとなるということであり、また探知データDkjの数(探知データ数j)がMということは、探知データDkjにおける探知データDkjの数を示す添字jがj=1,・・・,Mになるということである。
【0041】
そうすると、上記(11)式を用いて、これらの全ての組み合わせで、精ゲートの処理を行うとLM個の逆行列計算が必要になり、計算機の演算負荷が膨大となる。精ゲート内外判定手段5における精ゲートの意味は、上記全ての組み合わせで精ゲートの処理を行うことを意味する。
【0042】
ここで、航跡とは各時刻から高々1個の探知データDkjを選んで構成した時系列データである。航跡の種類は、既存航跡、新航跡の2通りの航跡がある。既存航跡は前時刻までに作成された航跡であり、新航跡は現時刻のある探知データDkjより新たに開始される航跡である。
【0043】
【発明が解決しようとする課題】
従来の追尾装置は以上のように構成されているので、全ての探知データDkjにに関して、上記(11)式における各S/N比残差共分散行列Skj(t)の逆行列計算を行う場合に、現時刻より1サンプリング前の航跡数をLとし、現時刻における探知データDkjの数をMとすると、(11)式を用いて、これらの全ての組み合わせで精ゲートの処理を行うには、LM個の逆行列計算が必要になり、計算機の演算負荷が膨大となるという課題があった。
【0044】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、目標信号にとり不要な信号を除去するための精ゲートの演算において、演算負荷をかけずに目標信号を精ゲートの中に捕獲できる追尾装置を得ることを目的とする。
【0045】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る追尾装置は、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、上記観測手段の出力を入力し、上記S/N比最小値を用いて計算した探知データ数に依存しない現時刻の観測誤差共分散行列Rkmin(t)により、探知データ数に依存しない残差共分散行列Skmin(t)を算出し、算出した残差共分散行列Skmin(t)、並びに入力した探知データ及びS/N比を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した残差共分散行列Skmin(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する精ゲート内外判定手段とを備えたものである。
【0046】
この発明に係る追尾装置は、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、上記観測手段の出力と、後述の遅延手段が出力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを入力し、上記S/N比最小値を用いて計算した探知データ数に依存しない現時刻の観測誤差共分散行列Rkmin(t)と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列とを用いて、探知データ数に依存しない残差共分散行列Skmin(t)を算出し、算出した残差共分散行列Skmin(t)、並びに入力した探知データ、S/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した残差共分散行列Skmin(t)及び現時刻の予測ベクトルにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する粗ゲート内外判定手段と、上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ、粗ゲート内に入っているS/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する精ゲート内外判定手段と、上記精ゲート内外判定手段の出力を用いて、現時刻の平滑誤差共分散行列と現時刻の平滑ベクトルを算出して出力するデータ更新手段と、上記データ更新手段の出力を用いて、現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列と現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルを算出して出力する予測手段と、上記予測手段の出力を用いて、現時刻の予測誤差共分散行列と現時刻の予測ベクトルを出力する遅延手段とを備えたものである。
【0047】
この発明に係る追尾装置は、精ゲート内外判定手段から出力される各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数と、観測手段が出力した探知データ数により、上記観測手段及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段が使用しているS/N比最小値の値を変更し、上記観測手段及び上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段に通知するS/N比最小値制御手段とを備え、上記観測手段及び上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段が、変更されたS/N比最小値を使用して処理を行うものである。
【0048】
この発明に係る追尾装置は、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、上記観測手段からの出力、及び算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数に依存しない簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を算出し、算出した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)、並びに入力した探知データ及びS/N比を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する精ゲート内外判定手段とを備えたものである。
【0049】
この発明に係る追尾装置は、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、上記観測手段からの出力、後述の遅延手段からの現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトル、及び算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数に依存しない簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を算出し、算出した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)、並びに入力した探知データ、S/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)及び現時刻の予測ベクトルにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する粗ゲート内外判定手段と、上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ、粗ゲート内に入っているS/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する精ゲート内外判定手段と、上記精ゲート内外判定手段の出力を用いて、現時刻の平滑誤差共分散行列と現時刻の平滑ベクトルを算出して出力するデータ更新手段と、上記データ更新手段の出力を用いて、現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列と現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルを算出して出力する予測手段と、上記予測手段の出力を用いて、現時刻の予測誤差共分散行列と現時刻の予測ベクトルを出力する遅延手段とを備えたものである。
【0050】
この発明に係る追尾装置は、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、上記観測手段からの出力、及び算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を算出し、算出した残差共分散行列Ek 、並びに入力した探知データ及びS/N比を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した残差共分散行列Ekにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する精ゲート内外判定手段とを備えたものである。
【0051】
この発明に係る追尾装置は、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、上記観測手段からの出力、後述の遅延手段からの現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトル、並びに算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を算出し、算出した残差共分散行列Ek 、並びに入力した探知データ、S/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した残差共分散行列Ek 及び現時刻の予測ベクトルにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する粗ゲート内外判定手段と、上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ、粗ゲート内に入っているS/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する精ゲート内外判定手段と、上記精ゲート内外判定手段の出力を用いて、現時刻の平滑誤差共分散行列と現時刻の平滑ベクトルを算出して出力するデータ更新手段と、上記データ更新手段の出力を用いて、現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列と現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルを算出して出力する予測手段と、上記予測手段の出力を用いて、現時刻の予測誤差共分散行列と現時刻の予測ベクトルを出力する遅延手段とを備えたものである。
【0052】
この発明に係る追尾装置は、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分、及び上記観測手段から入力した探知データ及びS/N比を出力する観測誤差共分散行列最大値選択手段と、上記観測誤差共分散行列最大値選択手段の出力を用いて、固定のサンプリング間隔Tint により、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する精ゲート内外判定手段とを備えたものである。
【0053】
この発明に係る追尾装置は、目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分、上記観測手段から入力した探知データ及びS/N比、並びに後述の遅延手段からの現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する観測誤差共分散行列最大値選択手段と、上記観測誤差共分散行列最大値選択手段の出力を用いて、固定のサンプリング間隔Tint により、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する粗ゲート内外判定手段と、上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ、粗ゲート内に入っているS/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する精ゲート内外判定手段と、上記精ゲート内外判定手段の出力を用いて、現時刻の平滑誤差共分散行列と現時刻の平滑ベクトルを算出して出力するデータ更新手段と、上記データ更新手段の出力を用いて、現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列と現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルを算出して出力する予測手段と、上記予測手段の出力を用いて、現時刻の予測誤差共分散行列と現時刻の予測ベクトルを出力する遅延手段とを備えたものである。
【0054】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による追尾装置の構成を示すブロック図で、図において、2は、観測手段1が出力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに遅延手段8が出力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、目標を探知するためのしきい値である、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しないS/N比最小値SNRmin を用いて計算した、探知データ数jに依存しない現時刻の観測誤差共分散行列Rkmin(t)と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)とを用いて、探知データ数jに依存しない残差共分散行列Skmin(t)を算出し、算出した残差共分散行列Skmin(t)、並びに入力した探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段である。
【0055】
また、図1において、3は、S/N比最小値残差共分散行列算出手段2からの残差共分散行列Skmin(t)、探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、入力した残差共分散行列Skmin(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を出力する粗ゲート内外判定手段であり、その他の構成は従来の図6に示すものと同等である。
【0056】
次にS/N比最小値残差共分散行列算出手段2について詳細に説明する。
観測手段1のレーダ信号処理における信号検出では、雑音電力δに対して一定以上の電力を有する信号をもって目標が探知されたと判定する。この目標が探知されたと判定するためのしきい値であるS/N比を一定のS/N最小値SNRmin とする。すなわち、δ・SNRmin 以上の電力の信号を探知したとする。このとき、探知データDkjのS/N比SNRkjは次の(33)式を満たす。
【数24】
Figure 0003819237
【0057】
また、S/N最小値SNRmin から算出される距離、仰角、方位角の観測雑音を各々、σrmin ,σemin ,σbmin とすると、σrmin ,σemin ,σbmin は、上記(8)式、(9)式、(10)式から、次の(34)式、(35)式、(36)式のようになる。
【数25】
Figure 0003819237
【0058】
上記(33)式、(34)式、(35)式、(36)式から、次の(37)式、(38)式、(39)式の関係が成立する。
【数26】
Figure 0003819237
【0059】
また、上記(34)式、(35)式、(36)式より、S/N比最小値SNRmin から算出される極座標による観測誤差共分散行列Λmin は、上記(5)式より次の(40)式で示される。
【数27】
Figure 0003819237
【0060】
ここで、上記(5)式と上記(40)式を比較した場合、上記(37)式、(38)式、(39)式より、次の(41)が成立する。
【数28】
Figure 0003819237
上記(41)式は、極座標で表されるΛmin −Λkjが、代数学による正値対称行列であることを示している。
【0061】
さらに、S/N比最小値SNRmin から算出される(41)式の結果より、探知データ数jに依存しない、北基準直交座標における観測誤差共分散行列Rkmin(t)は、上記(4)式より次の(42)式となる。
【数29】
Figure 0003819237
【0062】
上記(41)式、(4)式、(42)式から、次の(43)式の関係が得られる。
【数30】
Figure 0003819237
【0063】
さらに、探知データ数jに依存しないS/N比最小値残差共分散行列Skmin(t)は、次の(44)式により算出される。
【数31】
Figure 0003819237
【0064】
上記(2)式、(44)式は、代数学による正値対称行列であるため、(2)式と(44)式を比較すると、上記(43)式の関係から、次の(45)式が得られる。
【数32】
Figure 0003819237
上記(45)式の結果は、探知データDkjのS/N比SNRkjから算出される精ゲート内の探知データDkjは、S/N比最小値SNRmin から算出される粗ゲート内に必ず存在することを示している。
【0065】
したがって、S/N比最小値残差共分散行列算出手段2では、上記(34)式、(35)式、(36)式、(40)式、(42)式、(44)式を使用して、S/N比最小値SNRmin のときの、探知データ数jに依存しないS/N比最小値残差共分散行列Skmin(t)を算出して出力する。
【0066】
次に粗ゲート内外判定手段3について詳細に説明する。
粗ゲート内外判定手段3では、S/N比最小値残差共分散行列算出手段2で算出されたS/N比最小値SNRmin のときの、探知データ数jに依存しないS/N比最小値残差共分散行列Skmin(t)を用いて、次の(46)式により粗ゲート判定を行ない、(46)式を満たす探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを出力する。
【数33】
Figure 0003819237
【0067】
従って、従来の追尾装置では、上記(11)式を用いて、全ての探知データDkjに関して、(11)式における各S/N比残差共分散行列Skj(t)の逆行列計算を行うことになっていたため、計算機の演算負荷が膨大となっている。しかし、上記のように、現時刻より1サンプリング前の航跡数をLとし、現時刻における探知データ数をMとしたとき、上記(46)式のS/N比最小値残差共分散行列Skmin(t)は、サンプリング時刻k、航跡数には依存するが、探知データ数jには依存しない値なので、L個の逆行列の計算で済む。また、(46)式による粗ゲート判定の後、探知データ数jが絞れるだけではなく、航跡数も減少するため、精ゲート内外判定手段5、データ更新手段6、予測手段7の各処理における計算の演算負荷が軽減される。
【0068】
次に動作について説明する。
図2はこの発明の実施の形態1による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。ステップST1において、観測手段1は、目標を探知するためのしきい値である、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しないS/N比最小値SNRmin を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを、S/N比最小値残差共分散行列算出手段2に出力する。
【0069】
ステップST2において、S/N比最小値残差共分散行列算出手段2は、観測手段1が出力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに遅延手段8が出力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、S/N比最小値SNRmin を用いて計算した、探知データ数jに依存しない現時刻の観測誤差共分散行列Rkmin(t)と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)とを用いて、探知データ数jに依存しない残差共分散行列Skmin(t)を算出し、算出した残差共分散行列Skmin(t)、並びに入力した探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を粗ゲート内外判定手段3に出力する。
【0070】
ステップST3において、粗ゲート内外判定手段3は、入力した残差共分散行列Skmin(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を各S/N比残差共分散行列算出手段4に出力する。
【0071】
ステップST4において、各S/N比残差共分散行列算出手段4は、入力した粗ゲート内に入っている探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを用いて計算した、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存する現時刻の観測誤差共分散行列Rkj(t)と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)とを用いて、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データDkj、粗ゲート内に入っている探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を精ゲート内外判定手段5に出力する。
【0072】
ステップST5において、精ゲート内外判定手段5は、入力した各S/N比残差共分散行列Skj(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)により、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、精ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、精ゲート内に入っている探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを用いて計算した、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存する現時刻の観測誤差共分散行列Rkj(t)と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)とを用いて、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)をデータ更新手段6に出力する。
【0073】
ステップST6において、データ更新手段6は、入力した精ゲート内に入っている探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、各S/N比残差共分散行列Skj(t)及び現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)により平滑情報である現時刻の平滑誤差共分散行列Psk(t)を算出すると共に、入力した精ゲート内に入っている探知データDkj及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)により平滑情報である現時刻の平滑ベクトルVXsk(t)を算出して、算出した現時刻の平滑誤差共分散行列Psk(t)、現時刻の平滑ベクトルVXsk(t)を予測手段7に出力する。
【0074】
ステップST7において、予測手段7は、入力した現時刻の平滑誤差共分散行列Psk(t)により、予測情報である現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列Ppk+1(t)を算出すると共に、入力した現時刻の平滑ベクトルVXsk(t)により、予測情報である現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルVXpk+1(t)を算出する。
【0075】
ステップST8において、オペレータの指示又は自動判定により処理を継続する場合には、予測手段7が算出した現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列Ppk+1(t)、現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルVXpk+1(t)を遅延手段8に出力する。
【0076】
ステップST9において、遅延手段8は、入力した現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列Ppk+1(t)を1サンプリング遅延させて、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)をS/N比最小値残差共分散行列算出手段2に出力すると共に、入力した現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルVXpk+1(t)を1サンプリング遅延させて、現時刻の予測ベクトルVXpk(t)をS/N比最小値残差共分散行列算出手段2に出力し、上記ステップST1からの処理を繰り返す。
【0077】
以上のように、この実施の形態1によれば、粗ゲート内外判定手段5が、S/N比最小値残差共分散行列算出手段2が算出した探知データ数jに依存しない残差共分散行列Skmin(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、精ゲート内外判定手段5が、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、精ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定することにより、精ゲート内外判定手段5における、目標信号にとり不要な信号を除去するための精ゲートの演算負荷が軽減されると共に、データ更新手段6、予測手段7の各処理における計算の演算負荷も軽減されるという効果が得られる。
【0078】
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2による追尾装置の構成を示すブロック図で、図において、12は、観測手段1が出力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに遅延手段8が出力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、レーダの最大探知距離RANGEmax により観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分により、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない、北基準直交座標における観測誤差共分散行列Rmin を算出し、算出した観測誤差共分散行列Rmin と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)とを用いて、探知データ数jに依存しない簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を算出し、算出した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)、並びに入力した探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段である。
【0079】
また、図3において、13は、S/N比最小値残差共分散行列算出手段12からの簡易な残差共分散行列S’kmin(t)、探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、入力した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)、及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を出力する粗ゲート内外判定手段であり、その他の構成は実施の形態1の図1と同等である。
【0080】
次にS/N比最小値残差共分散行列算出手段12について詳細に説明する。
ここで、レーダでは、処理する最大探知距離RANGEmax の値が既知であるため、次の(47)式のように、観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分が定義できる。
【数34】
Figure 0003819237
上記(47)式において、σcrmin ,σcemin ,σcbmin は、それぞれ、正の定数とする。また、maxselect(A,B,C)は、A,B,C,...の中の最大値1つを選びだす関数である。
【0081】
ここで、次の(48)式のように、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない、北基準直交座標における観測誤差共分散行列Rmin を定義したとき、上記(44)式における、探知データ数jに依存しない観測誤差共分散行列Rkmin(t)とは、次の(49)式の関係がある。
【数35】
Figure 0003819237
【0082】
したがって、上記(44)式のRkmin(t)を上記(48)式のRmin で置き換えると、次の(50)式となる。
【数36】
Figure 0003819237
上記(50)式における予測誤差共分散行列Ppk(t)は、航跡番号(t)ごとに異なる値を持つため、(50)式におけるHPpk(t)H’及び残差共分散行列Smin (t)も航跡番号(t)ごとに異なる値を持つ。
【0083】
観測誤差共分散行列Rmin から上記(50)式を用いて算出される簡易な残差共分散行列S’kmin(t)と、各サンプリング時刻kのS/N比最小値SNRmin から上記(44)式を用いて、逐次算出される残差共分散行列Skmin(t)の関係は、次の(51)式となる。
【数37】
Figure 0003819237
【0084】
上記(51)式は、観測誤差共分散行列Rmin から(50)式を用いて算出される簡易な残差共分散行列S’kmin(t)により算出された粗ゲートが、各サンプリング時刻kのS/N比最小値SNRmin から(44)式を用いて、逐次算出されるS/N比最小値残差共分散行列Skmin(t)により算出された粗ゲートより同じ又は広いことを示している。
【0085】
そこで、S/N比最小値残差共分散行列算出手段12では、上記(48)式を用いて算出した観測誤差共分散行列Rmin を使用する。つまり上記(44)式における観測誤差共分散行列Rkmin(t)は、探知データ数j、航跡数に依存するので、逐次計算を行う必要があるのに対し、上記(50)式における観測誤差共分散行列Rmin は、サンプリング時刻k、探知データDkj、航跡(t)に依存しない定数であるので、(50)式を用いた場合の計算機の演算負荷は、(44)式を用いた場合の計算機の演算負荷に比べてさらに軽くなる。
【0086】
次に動作について説明する。
図4はこの発明の実施の形態2による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。ステップST1は実施の形態1の図2と同様である。
【0087】
ステップST11において、S/N比最小値残差共分散行列算出手段12は、レーダの最大探知距離RANGEmax に基づき、上記(47)式を用いて、観測誤差共分散行列Rkj成分の距離方向の誤差分散σcr2 min、仰角方向の誤差分散RANGE2 maxσcemin 、方位角方向の誤差分散RANGE2 maxσcbmin の内、観測誤差共分散行列Rkj成分の内の最大値成分を選択する。
【0088】
ステップST12において、S/N比最小値残差共分散行列算出手段12は、選択した観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分を用いて、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない、北基準直交座標における観測誤差共分散行列Rmin を(48)式を用いて算出する。
【0089】
ステップST13において、S/N比最小値残差共分散行列算出手段12は、観測手段1が出力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに遅延手段8が出力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、算出した観測誤差共分散行列Rmin と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)とを用いて、探知データ数jに依存しない簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を算出し、算出した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)、並びに入力した探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を粗ゲート内外判定手段13に出力する。
【0090】
ステップST14において、粗ゲート内外判定手段13は、入力した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を各S/N比残差共分散行列算出手段4に出力する。
【0091】
ステップST4〜ST9までの処理は、実施の形態1の図2と同様である。したがって、以上のステップにより、上記(50)式を用いた場合の計算機の演算負荷は、上記(44)式を用いた場合の計算機の演算負荷に比べ、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない測誤差共分散行列Rmin を使用しているので、さらに軽くなる。
【0092】
以上のように、この実施の形態2によれば、S/N比最小値残差共分散行列算出手段12が、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、算出した観測誤差共分散行列Rmin を使用して、探知データ数jに依存しない簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を算出するので、実施の形態1に比べ、粗ゲート内外判定手段13、各S/N比残差共分散行列算出手段4、精ゲート内外判定手段5、データ更新手段6、予測手段7の各処理における演算負荷が軽減されるという効果が得られる。
【0093】
実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3による追尾装置の構成を示すブロック図で、図において、22は、観測手段1が出力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに遅延手段8が出力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、レーダの最大探知距離RANGEmax により観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分により、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない、北基準直交座標における観測誤差共分散行列Rmin を算出し、算出した観測誤差共分散行列Rmin と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)とを用いて、探知データ数j、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を算出し、算出した残差共分散行列Ek 、並びに入力した探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段である。
【0094】
また、図5において、23は、S/N比最小値残差共分散行列算出手段22からの残差共分散行列Ek 、探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、入力した残差共分散行列Ek 及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を出力する粗ゲート内外判定手段であり、その他の構成は実施の形態1の図1と同等である。
【0095】
次にS/N比最小値残差共分散行列算出手段22について詳細に説明する。
まず、カルマンフィルタの定義より、平滑誤差共分散行列Psk(t)は、目標の真値を表す状態ベクトルVXk (t)、平滑ベクトルVXsk(t)を用いて、次の(52)式のように示される。
【数38】
Figure 0003819237
上記(52)式において、E[ ]は、平均を表す記号である。
【0096】
ここで、平滑ベクトルVXsk(t)及び平滑誤差共分散行列Psk(t)の簡易な推定値として、探知データDkjから直接算出する平滑ベクトルVVXskj (t)及び探知データDkjから直接算出する平滑誤差共分散行列PPsk(t)をそれぞれ次の(53)式、(54)式のように定義する。
【数39】
Figure 0003819237
上記(53)式において、VZkjは、粗ゲート内のクラッタの探知データを除いた目標の探知データを示す。またtk はサンプリング時刻kを示す。
【0097】
ここで、カルマンフィルタの理論により、運動モデルは(55)式のように示される。
【数40】
Figure 0003819237
上記(55)式において、Φk-1 は時刻tk-1 からtk への状態ベクトルの既知の推移行列であり、次の(56)式のように示される。
【数41】
Figure 0003819237
次の(56)式において、Iは3×3の単位行列である。
【0098】
上記(55)式において、Wk は、平均ゼロベクトル、誤差共分散行列Qk の3変量正規分布に従う駆動雑音ベクトルで、加速度ベクトルに相当する。また、Δk-1 は駆動雑音ベクトルの既知の変換行列で、次の(57)式のように示される。
【数42】
Figure 0003819237
【0099】
上記(55)式における状態ベクトルVXk (t)は、目標の位置ベクトル及び速度ベクトルからなるベクトルで、3次元空間の場合、次の(58)式のように示される。
【数43】
Figure 0003819237
上記(58)式において、xk ,yk ,zk は北基準直交座標における任意の位置を示し、xk ,yk ,zk の上部の記号「・」は1次の時間微分を示し、上部の記号「・」を付与したxk ,yk ,zk はその位置における速度を示す。
【0100】
また、カルマンフィルタの理論より、粗ゲート内のクラッタの探知データを除いた目標の探知データVZkjは、次の(59)式のようになる。
【数44】
Figure 0003819237
上記(59)式において、また、Hは既知の観測行列であり、次の(60)式のように示される。
【数45】
Figure 0003819237
【0101】
また、上記(59)式において、Ukjは平均ゼロベクトルで、共分散行列Λkjの3変量白色正規分布に従う時刻tk における極座標による観測雑音ベクトルであり、Γkjは観測雑音ベクトルUkjの既知の変換行列である。ここで、上記(6)式におけるΓkj(t)との関係であるが、観測雑音ベクトルUkjの既知の変換行列Γkjを算出する際は真値を用いるが、実際は目標の真値がわからないため、(6)式のように真値の代りに予測値を入れる。したがって、ΓkjとΓkj(t)を同じとして扱う。
【0102】
よって、上記(54)式に、上記(53)式、(55)式、(59)式、(4)式を適用すると、次の(61)式が得られる。
【数46】
Figure 0003819237
上記(61)式におけるQk は、上記(55)式における駆動雑音Wk の共分散行列である。
【0103】
ここで、カルマンフィルタの理論より、平滑ベクトルVXsk(t)は、平滑誤差共分散行列Psk(t)の対角成分の和を最小にするという意味での最適値であるのに対し、探知データDkjから直接算出する平滑ベクトルVVXsk(t)は、探知データDkjから直接算出する平滑誤差共分散行列Psk(t)の対角成分の和を最小にするという意味での最適値ではない。したがって、次の(62)式の関係が成り立つ。
【数47】
Figure 0003819237
【0104】
上記(62)式の関係から、次の(63)式の関係が成り立つ。
【数48】
Figure 0003819237
【0105】
ここで、カルマンフィルタの理論より、予測誤差共分散行列Ppk+1(t)は、次の(64)式により算出される。
【数49】
Figure 0003819237
【0106】
探知データDkjから直接算出される平滑誤差共分散行列PPsk(t)を用いて、1サンプリング後の探知データDkjから直接算出される予測誤差共分散行列はPPpk+1(t)は、次の(65)式のように算出される。
【数50】
Figure 0003819237
【0107】
上記(65)式、(61)式、(56)式、(57)式、及び観測行列Hの定義(60)式を用いると、次の(66)式を得る。
【数51】
Figure 0003819237
【0108】
ここで、上記(43)式及び(49)式の関係より、次の(67)式が成立する。
【数52】
Figure 0003819237
【0109】
従って、上記(66)式を(67)式に代入すると、次の(68)式が得られる。
【数53】
Figure 0003819237
【0110】
また、上記(66)式、(67)式、(68)式を用いて、次の(69)式が得られる。
【数54】
Figure 0003819237
【0111】
上記(69)式の左辺は、上記(2)式の右辺における予測誤差共分散行列Ppk(t)を、探知データDkjから直接算出される予測誤差共分散行列PPpk(t)に置き換えたものとみなすことができる。ここで、予測誤差共分散行列PPpk(t)から算出される残差共分散行列SSk (t)を、次の(70)式のように定める。また、上記(69)式の右辺を次の(71)式のように定める。
【数55】
Figure 0003819237
上記(71)式において、Ek は探知データ数j、航跡数に依存しない残差共分散行列を示す。
【0112】
そうすると、上記(69)式、(70)式、(71)式から、次の(72)式が算出される。
【数56】
Figure 0003819237
【0113】
また、上記(2)式、(63)式、(64)式、(65)式から、次の(73)式が成立する。
【数57】
Figure 0003819237
【0114】
よって、上記(72)式、(73)式から、次の(74)式が成立する。
【数58】
Figure 0003819237
【0115】
上記(74)式は、次の(75)式で定義される粗ゲートが、上記(11)式で定義される精ゲートよりも広いことを示す。つまり、(11)式で定義される精ゲート内の探知データDkjは、(75)式で定義される粗ゲート内に必ず存在する。
【数59】
Figure 0003819237
【0116】
したがって、S/N比最小値残差共分散行列算出手段22では、演算負荷が重いとユーザが判断したとき、上記(71)式を用いて探知データ数j、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を算出する。
【0117】
ここで、上記(71)式におけるQk は、運用前に決めておく固定値であるため、(71)式における残差共分散行列Ek は、探知データ数j、航跡数に依存しない固定値により求まることを示している。つまり、上記(75)式の粗ゲートを用いた場合の計算機の演算負荷は、上記(46)式のSkmin(t)をS’kmin(t)に置き換えた粗ゲートを用いた場合の計算機の演算負荷に比べて、さらに軽くなる。
【0118】
次に動作について説明する。
図6はこの発明の実施の形態3による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。ステップST1は実施の形態1の図2と同様である。
【0119】
ステップST21において、S/N比最小値残差共分散行列算出手段22は、レーダの最大探知距離RANGEmax に基づき、上記(47)式を用いて、観測誤差共分散行列Rkj成分の距離方向の誤差分散σcr2 min、仰角方向の誤差分散RANGE2 maxσcemin 、方位角方向の誤差分散RANGE2 maxσcbmin の内、観測誤差共分散行列Rkj成分の内の最大値成分を選択する。
【0120】
ステップST22において、S/N比最小値残差共分散行列算出手段22は、選択した観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分を用いて、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない、北基準直交座標における観測誤差共分散行列Rmin を上記(48)式を用いて算出する。
【0121】
ステップST23において、S/N比最小値残差共分散行列算出手段22は、観測手段1が出力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、遅延手段8が出力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、算出した観測誤差共分散行列Rmin と、入力した探知データDkjから直接算出される予測誤差共分散行列PPpk(t)とを用いて、探知データ数j、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を算出し、算出した残差共分散行列Ek、並びに入力した探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を粗ゲート内外判定手段23に出力する。
【0122】
ステップST24において、粗ゲート内外判定手段23は、入力した残差共分散行列Ek、及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を各S/N比残差共分散行列算出手段4に出力する。
【0123】
ステップST4〜ST9までの処理は、実施の形態1の図2と同様である。したがって、以上のステップにより、上記(71)式を用いた場合の計算機の演算負荷は、上記(50)式を用いた場合の計算機の演算負荷に比べ、探知データ数j、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を使用しているので、さらに軽くなる。
【0124】
以上のように、この実施の形態3によれば、探知データ数j、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek により粗ゲート内外判定を行うことにより、実施の形態2に比べて、粗ゲート内外判定手段23、各S/N比残差共分散行列算出手段4、精ゲート内外判定手段5、データ更新手段6、予測手段7の各処理における計算の演算負荷が軽減されるという効果が得られる。
【0125】
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4による追尾装置の構成を示すブロック図で、図において、32は、観測手段1が出力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに遅延手段8が出力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、レーダの最大探知距離RANGEmax により観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分、並びに入力した探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を出力する観測誤差共分散行列最大値選択手段である。
【0126】
また、図7において、33は、観測誤差共分散行列最大値選択手段32からの観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分、探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、固定のサンプリング間隔Tint により、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートを算出し、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を出力する粗ゲート内外判定手段であり、その他の構成は実施の形態1の図1と同等である。
【0127】
ここで、半径radius0の粗ゲートについて説明する。
次の(76)式のようにサンプリング間隔を一定値Tint とし、駆動雑音共分散行列Qk を座標軸及び時刻に無関係な対角行列として、次の(77)式のように示す。
【数60】
Figure 0003819237
上記(77)式におけるqは駆動雑音定数である。
【0128】
そうすると、上記(48)式、(71)式、(76)式より、上記(75)式の粗ゲートは、次の(78)式のように書き直すことができる。
【数61】
Figure 0003819237
【0129】
上記(78)式において、半径radius0は、次の(79)式のように示される。
【数62】
Figure 0003819237
【0130】
ここで、上記(75)式で定義される粗ゲートに対し、上記(78)式で定義される半径radius0の粗ゲートは、サンプリング間隔が固定されているため、サンプリング間隔によらない。したがって、(78)式の半径radius0の粗ゲートを用いた場合の計算機の演算負荷は、上記(75)式の粗ゲートを用いた場合の計算機負荷に比べて、さらに軽くなる。
【0131】
次に動作について説明する。
図8はこの発明の実施の形態4による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。ステップST1は実施の形態1の図1と同様である。
【0132】
ステップST31において、観測誤差共分散行列最大値選択手段32は、観測手段1が出力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに遅延手段8が出力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、レーダの最大探知距離RANGEmax により観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分、並びに入力した探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を粗ゲート内外判定手段33に出力する。
【0133】
ステップST32において、粗ゲート内外判定手段33は、観測誤差共分散行列最大値選択手段32からの観測誤差共分散行列Rkj成分の最大値成分、探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を入力し、固定のサンプリング間隔Tint により上記(79)式を用いて、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートを算出する。
【0134】
ステップST33において、粗ゲート内外判定手段33は、入力した探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjについて、(78)式を用いて、算出した半径radius0の粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データDkj及び探知データDkjに付随するS/N比SNRkj、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列Ppk(t)及び現時刻の予測ベクトルVXpk(t)を各S/N比残差共分散行列算出手段4に出力する。
【0135】
ステップST4〜ST9までの処理は、実施の形態1の図2と同様である。したがって、以上のステップにより、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートにより、(78)式を用いて粗ゲート内外判定をする場合の計算機の演算負荷は、探知データ数j、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek により、上記(71)式を用いて粗ゲート内外判定を行う場合の計算機の演算負荷に比べて、さらに軽くなる。
【0136】
以上のように、この実施の形態4によれば、サンプリング時刻k、探知データ数j、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートにより粗ゲート内外判定を行うことにより、実施の形態3に比べて、粗ゲート内外判定手段33、各S/N比残差共分散行列算出手段4、精ゲート内外判定手段5、データ更新手段6、予測手段7の各処理における計算の演算負荷が軽減されるという効果が得られる。
【0137】
実施の形態5.
図9はこの発明の実施の形態5による追尾装置の構成を示すブロック図で、図において、41は、精ゲート内外判定手段5から出力される各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数、すなわち航跡数と、観測手段1が探知した現サンプリング時刻の探知データ数jを比較し、観測手段1及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段2が使用しているS/N比最小値SNRmin の値を変更し、観測手段1及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段2に通知するS/N比最小値制御手段であり、その他の構成は実施の形態1の図1と同等である。
【0138】
観測手段1における信号検出では、雑音電力δに対して一定以上の電力を有する信号により目標が探知されたと判定を行い、この目標が探知されたと判定するためのしきい値であるS/N比をS/N比最小値SNRmin としたとき、観測手段1は、δ・SNRmin 以上の電力の信号を、探知された目標の探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkjとして出力する。ここで、S/N比最小値SNRmin は、誤警報確率を決めるパラメータでもある。
【0139】
従って、S/N比最小値SNRmin の値を大きくして、誤警報確率を小さくすれば、得られる探知データDkjの総数を削減できる。このため、1サンプリング前の精ゲート内外判定手段5から出力される各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数、すなわち航跡数に比べ、現サンプリング時刻の探知データ数jが著しく多い場合、次の(80)式のように、観測手段1が、使用しているS/N比最小値SNRmin の値より大きいS/N比最小値SSNRmin を使用すれば、探知データ数jを絞り込むことができる。
【数63】
Figure 0003819237
【0140】
すなわち、探知データDkjに付随するS/N比SNRkjが、次の(81)式を満たすときのみ、S/N比最小値SSNRmin を追尾に使用して、それ以外は追尾に使用しない。この処理により、追尾に使用する探知データ数jが削減でき、計算機の演算負荷が軽くなる。
【数64】
Figure 0003819237
【0141】
このように、観測手段1は所定のS/N比最小値SNRmin を用いて探知データDkjを得ているが、精ゲート内外判定手段5の判定結果により、目標の探知データDkj以外のクラッタの探知データDkjが多くなると、S/N比最小値SNRmin を大きくする必要がある。逆に目標の探知データDkjが少ない場合には、S/N比最小値SNRmin を小さくする必要がある。
【0142】
次に動作について説明する。
図10はこの発明の実施の形態5による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。ステップST1〜ST9までの処理は、実施の形態1の図1と同等である。
【0143】
ステップST41において、S/N比最小値制御手段41は、精ゲート内外判定手段5から出力される各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数、すなわち航跡数と、観測手段1が探知した現サンプリング時刻における探知データ数jを比較する。
【0144】
ステップST42において、S/N比最小値制御手段41は、比較した各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数、すなわち航跡数と、観測手段1が探知した現サンプリング時刻における探知データ数jが著しく異なる場合に、観測手段1及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段2が使用していたS/N比最小値SNRmin の値を変更して、観測手段1及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段2に通知する。
【0145】
例えば、各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数、すなわち航跡数に比べて、観測手段1が探知した現サンプリング時刻における探知データ数jが著しく多い場合に、観測手段1及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段2が使用しているたS/N比最小値SNRmin の値より大きいS/N比最小値SSNRmin に変更して、観測手段1及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段2に通知する。
【0146】
上記ステップST42で、S/N比最小値を変更した後、ステップST1に戻り、観測手段1は、変更されたS/N比最小値SNRmin を用いて、実施の形態1と同様にして探知データDkj、探知データDkjに付随するS/N比SNRkjを出力し、ステップST2において、S/N比最小値残差共分散行列算出手段2は、変更されたS/N比最小値SNRmin を用いて、実施の形態1と同様にして観測誤差共分散行列Rkmin(t)を算出する。以降の処理は、実施の形態1の図2と同様である。
【0147】
以上のように、この実施の形態5によれば、精ゲート内外判定手段5から出力される各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数、すなわち航跡数と、観測手段1が探知した現サンプリング時刻の探知データ数jが著しく異なる場合に、S/N比最小値制御手段41が、観測手段1及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段2が使用しているS/N比最小値SNRmin の値を変更し、観測手段1及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段2が、変更されたS/N比最小値SNRmin を使用して処理を行うことにより、例えば、探知データ数jが著しく多い場合には、粗ゲート内の探知データ数jを減らすことができ、精ゲート内外判定手段5、データ更新手段6、予測手段7の各処理における計算の演算負荷が軽減されるという効果が得られる。
【0148】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、S/N比最小値を用いて計算した探知データ数に依存しない現時刻の観測誤差共分散行列Rkmin(t)により、探知データ数に依存しない残差共分散行列Skmin(t)を算出するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、残差共分散行列Skmin(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、粗ゲート内外判定手段からの出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出する各S/N比残差共分散行列算出手段と、各S/N比残差共分散行列算出手段からの出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出する精ゲート内外判定手段とを備えたことにより、目標信号にとり不要な信号を除去するための精ゲートの演算負荷が軽減されるという効果がある。
【0149】
この発明によれば、精ゲート内外判定手段から出力される各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数と、観測手段が出力した探知データ数により、観測手段及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段が使用しているS/N比最小値の値を変更し、観測手段及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段に通知するS/N比最小値制御手段とを備え、観測手段及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段が、変更されたS/N比最小値を使用して処理を行うことにより、例えば、探知データ数が著しく多い場合には、粗ゲート内の探知データ数を減らすことができ、演算負荷が軽くなるという効果がある。
【0150】
この発明によれば、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、観測手段からの出力、及び算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数に依存しない簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を算出し、算出した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、簡易な残差共分散行列S’kmin(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、粗ゲート内外判定手段からの出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、各S/N比残差共分散行列算出手段からの出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出する精ゲート内外判定手段とを備えたことにより、粗ゲート内外判定手段、各S/N比残差共分散行列算出手段、精ゲート内外判定手段の各処理における計算の演算負荷が軽減されるという効果がある。
【0151】
この発明によれば、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、観測手段からの出力、及び算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を算出するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、残差共分散行列Ekにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、粗ゲート内外判定手段からの出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出する各S/N比残差共分散行列算出手段と、各S/N比残差共分散行列算出手段からの出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出する精ゲート内外判定手段とを備えたことにより、粗ゲート内外判定手段、各S/N比残差共分散行列算出手段、精ゲート内外判定手段の各処理における計算の演算負荷が軽減されるという効果がある。
【0152】
この発明によれば、レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択する観測誤差共分散行列最大値選択手段と、観測誤差共分散行列最大値選択手段からの出力を用いて、固定のサンプリング間隔Tint により、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定する粗ゲート内外判定手段と、粗ゲート内外判定手段からの出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出する各S/N比残差共分散行列算出手段と、各S/N比残差共分散行列算出手段からの出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出する精ゲート内外判定手段とを備えたことにより、粗ゲート内外判定手段、各S/N比残差共分散行列算出手段、精ゲート内外判定手段の各処理における計算の演算負荷が軽減されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図3】 この発明の実施の形態2による追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図4】 この発明の実施の形態2による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図5】 この発明の実施の形態3による追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図6】 この発明の実施の形態3による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図7】 この発明の実施の形態4による追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図8】 この発明の実施の形態4による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】 この発明の実施の形態5による追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図10】 この発明の実施の形態5による追尾装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図11】 従来の追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図12】 従来の観測手段に係る座標系を説明する図である。
【符号の説明】
1 観測手段、2 S/N比最小値残差共分散行列算出手段、3 粗ゲート内外判定手段、4 各S/N比残差共分散行列算出手段、5 精ゲート内外判定手段、6 データ更新手段、7 予測手段、8 遅延手段、12 S/N比最小値残差共分散行列算出手段、13 粗ゲート内外判定手段、22 S/N比最小値残差共分散行列算出手段、23 粗ゲート内外判定手段、32 観測誤差共分散行列最大値選択手段、33 粗ゲート内外判定手段、41 S/N比最小値制御手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tracking device that reduces a calculation load in a high-density environment for target tracking.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is shown, for example, in the formula “Samuel S. Blackman, Multiple-Target Tracking with Radar Applications, Artech House, Dedham, 1986”, p83-p92, especially p88, 4.2.2 (4.6). It is a block diagram which shows the structure of the conventional tracking device with a gate determination method.
[0003]
In FIG. 11, 1 is an observation means, 4 is each S / N ratio residual covariance matrix calculation means, 5 is a fine gate inside / outside determination means, 6 is a data update means, 7 is a prediction means, and 8 is a delay means.
[0004]
FIG. 12 is a diagram for explaining a coordinate system related to the observation means 1 in FIG. In FIG. 12, O is a sensor provided in the observation means 1, T is a tracking target, R is a distance between the tracking target T and the sensor O, E is a line segment OT connecting the sensor O and the tracking target T is X−. The elevation angle formed with the Y plane, and B is the azimuth angle formed by the orthogonal projection vector of the line segment OT connecting the sensor O and the tracking target T onto the XY plane with the X axis. Further, [R, E, B] indicate polar coordinates, and [X, Y, Z] indicate north reference orthogonal coordinates. Hereinafter, unless otherwise specified, the coordinates indicate the north reference orthogonal coordinates.
[0005]
Next, the operation will be described.
The observation means 1 uses detection data and the S / N ratio that is a signal-to-noise ratio (noise) associated with the detection data, and the S / N ratio minimum value that is a threshold value for detecting a target. Then, detection is performed from the sensor provided inside, and the detection data and the S / N ratio associated with the detection data are output. Here, the types of detection data include a target signal for a target to be tracked and other unnecessary signals. The unnecessary signals may be referred to as clutter in the future.
[0006]
Here, the detection data is DkjDetecting data DkjSNR of SNRkjAnd The subscript k indicates the sampling time, and the subscript j indicates the number of detection data at the sampling time k. Detection data DkjIs represented by the following equation (1).
[Expression 1]
Figure 0003819237
[0007]
In the above equation (1), o is a subscript indicating the observed value, k is a subscript indicating the sampling time, and j is a subscript indicating the number of detected data. That is, detection data DkjIndicates j-th detection data at the sampling time k. XokjIs detection data DkjX-coordinate component of yokjIs detection data DkjY coordinate component of zokjIs detection data DkjThe Z coordinate components of are respectively shown. Furthermore, the symbol “′” indicates transposition of vectors and matrices.
[0008]
Each S / N ratio residual covariance matrix calculation means 4 has detection data D obtained from the observation means 1.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjAnd each S / N ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated and output. Here, each S / N ratio residual covariance matrix is expressed as SkjThe subscript k in (t) indicates the sampling time, and the subscript j is the jth detection data D.kj(T) indicates the track number.
[0009]
Each S / N ratio residual covariance matrix calculating means 4 is provided with each S / N ratio residual covariance matrix S.kj(T) is calculated from the following equation (2) based on the Kalman filter theory.
[Expression 2]
Figure 0003819237
In the above equation (2), H is an observation matrix, Ppk(T) is a prediction error covariance matrix of the track number (t) obtained from the prediction means 7 described later via the delay means 8, Rkj(T) shows the observation error covariance matrix of the track number (t) in the north reference orthogonal coordinates.
[0010]
The observation matrix H in the above equation (2) is shown as the following equation (3).
[Equation 3]
Figure 0003819237
[0011]
In addition, the observation error covariance matrix R in the north reference orthogonal coordinates in the above equation (2)kj(T) is expressed by the following equation (4).
[Expression 4]
Figure 0003819237
In the above equation (4), ΛkjIs the observation error covariance matrix in polar coordinates and Γkj(T) is Λ of track number (t)kjIs the transformation matrix.
[0012]
Observation error covariance matrix Λ in polar coordinates, shown in equation (4) abovekjIs expressed by the following equation (5).
[Equation 5]
Figure 0003819237
[0013]
In the above equation (5), σrkjIs the standard deviation of distance observation noise, σekjIs the standard deviation of the observation noise of the elevation angle, σbkjIndicates the standard deviation of azimuth observation noise. Distance observation noise is 0 on average, variance σr2 kjFollow the normal distribution of. Similarly, the elevation observation noise has an average of 0 and variance σe.2 kjThe average azimuth observation noise is 0 and the variance σb2 kjFollow the normal distribution of.
[0014]
Λ of track number (t) in the above equation (4)kjTransformation matrix Γkj(T) is expressed by the following equation (6).
[Formula 6]
Figure 0003819237
R in the above equation (6)pk(T), epk(T), bpk(T) is a prediction vector VX obtained from the prediction means 7 described later via the delay means 8, respectively.pkPosition component x of (t)pk(T), ypk(T), zpkThe polar coordinate component of (t) is shown.
[0015]
Rpk(T), epk(T), bpk(T) and xpk(T), ypk(T), zpkThe relationship (t) is expressed by the following equation (7).
[Expression 7]
Figure 0003819237
[0016]
Standard deviation σr of distance observation noise in equation (5)kj, Standard deviation σe of elevation noisekj, Standard deviation σb of observation noise of azimuthkjIs the S / N ratio SNRkjThe following equation (8), equation (9), and equation (10) can be used.
[Equation 8]
Figure 0003819237
Α in the above equations (8), (9), and (10)r, Αe, ΑbIs a positive constant determined from the frequency of the radar transmission signal, the bandwidth of the radar transmission signal, the effective aperture diameter of the radar antenna, and the speed of light.
[0017]
The precision gate used in the precision gate inside / outside determination means 5 is an area represented by the following equation (11).
[Equation 9]
Figure 0003819237
In the above equation (11), VZpk(T) is the prediction vector VXpkThe position component of (t) is shown, and the superscript “−1” in the equation (11) is a symbol indicating the inverse matrix.
[0018]
Furthermore, dε in equation (11) is a gate size parameter that determines the size of the fine gate. The gate size parameter dε is a constant, and the subscript ε of the gate size parameter dε indicates the probability that the target exists in the fine gate. The probability that a target exists in this fine gate is referred to as an in-gate probability or an in-gate target existence expected probability. Here, the gate size parameter dε indicates the size of the gate at the in-gate probability ε, and the degree of freedom and the in-gate probability ε that the user wants to set are determined in advance by the chi-square distribution referred to in statistics. Obtained from a square density function or a chi-square distribution table.
[0019]
Also, the prediction vector VXpk(T) is expressed by the following equation (12).
[Expression 10]
Figure 0003819237
In equation (12), xpk(T), ypk(T), zpk(T) is the predicted position of X, Y, Z, dxpk(T), dypk(T), dzpk(T) is a predicted speed at predicted positions of X, Y, and Z.
[0020]
Prediction vector VX in equation (11) abovepkPosition component VZ of (t)pk(T) and the prediction vector VX of the above equation (12)pk(T) has the relationship of the following equation (13) using the observation matrix H of the above equation (3).
## EQU11 ##
Figure 0003819237
[0021]
The size of the fine gate expressed by the above equation (11) is the gate size parameter dε and each S / N ratio residual covariance matrix S.kjDetermined by (t). Next, why the gate size parameter dε and the residual covariance matrix SkjWhether the size of the fine gate is determined by (t) will be described using an example. Hereinafter, in order to simplify the explanation, a matrix A and a vector x are assumed as in the following equations (14) and (15). Then, the above equation (11) is determined as the following equation (16) from the equations (14) and (15).
[0022]
[Expression 12]
Figure 0003819237
[0023]
Here, since the matrix A in the equation (14) is a positive symmetric matrix of 3 rows and 3 columns, the following equations (17) and (18) are established.
[Formula 13]
Figure 0003819237
[0024]
Here, it is assumed that the matrix A can be diagonalized by a diagonal matrix B and an orthogonal matrix C by algebra as shown in the following equation (19).
[Expression 14]
Figure 0003819237
[0025]
The diagonal matrix B in the above equation (19) is the eigenvalue λ of the matrix A as in the following equation (20).1, Λ2, ΛThreeIt is assumed that Here, from the relationship of the above equation (18), the eigenvalue λ1, Λ2, ΛThreeAre respectively λ1> 0, λ2> 0, λThree> 0.
[Expression 15]
Figure 0003819237
[0026]
The orthogonal matrix B in the above equation (19) is the eigenvector v of the matrix A.1, V2, VThreeThe following equation (21) is used. Where v1, V2, VThreeAre vectors of 3 rows and 1 column each.
[Expression 16]
Figure 0003819237
[0027]
Eigenvector v of matrix A in equation (21) above1, V2, VThreeHas the following relationship (22).
[Expression 17]
Figure 0003819237
[0028]
Further, the above equation (20) is expressed as the following equation (23) using the above equation (19).
[Formula 18]
Figure 0003819237
[0029]
Here, when the component of Cx in the above equation (23) is represented by the following equation (24), the above equation (23) is obtained by using the above equation (20) and the following equation (24). The following equation (25) is shown.
[Equation 19]
Figure 0003819237
[0030]
Here, from the above equations (14) and (20), the eigenvalue of the matrix A is λ1, Λ2, ΛThreeSo each S / N ratio residual covariance matrix SkjThe eigenvalue of (t) is 1 / λ1, 1 / λ2, 1 / λThreeIt is. Therefore, the above equation (25) indicates that the radius of the error ellipse is equal to each S / N ratio residual covariance matrix S.kjEigenvalue 1 / λ of (t)1, 1 / λ2, 1 / λThree, And the gate size parameter dε. That is, the size of the fine gate is determined by each S / N ratio residual covariance matrix S.kjIt is determined by (t) and the gate size parameter dε. And each S / N ratio residual covariance matrix SkjThe larger (t), the more the S / N ratio residual covariance matrix SkjThe smaller the inverse matrix of (t), the larger the size of the fine gate. Furthermore, the larger the gate size parameter dε, the larger the size of the fine gate.
[0031]
Further, the prediction vector VX of the above equation (11)pkPosition component VZ of (t)pk(T) indicates the center of the precision gate, and the right side of the equation (11) indicates the detection data DkjAnd the prediction vector VX which is the center of the precision gatepkPosition component VZ of (t)pkEach S / N ratio residual covariance matrix S of (t)kjThe distance normalized by (t) is shown.
[0032]
Therefore, the precision gate inside / outside determination means 5 detects the detection data D.kjAnd the prediction vector VX which is the center of the precision gatepkPosition component VZ of (t)pkEach S / N ratio residual covariance matrix S of (t)kjWhen the distance normalized by (t) is smaller than the gate size parameter dε, that is, the detection data D satisfying the above equation (11)kjTarget signal candidate aDkjOutput as. Further, the target signal candidate is aDkjEach S / N ratio residual covariance matrix corresponding tokjOutput as (t). Furthermore, the prediction vector VXpk(T) Le position component VZpk(T) is output.
[0033]
Here, detection data DkjIs obtained from the observation means 1 and is the prediction vector VX which is the center of the fine gatepkPosition component VZ of (t)pk(T) is a prediction vector VX after one sampling with respect to the current sampling time k which is an output of the prediction means 7 described laterpk + 1(T) is changed to VX at the current time via delay means 8 described later.pk(T) and then using the above equation (13), the prediction vector VXpkPosition component VZ of (t)pk(T) is calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix Skj(T) is obtained from each S / N ratio residual covariance matrix calculating means 4.
[0034]
The data updating means 6 is based on the Kalman filter theory, and the gain matrix Kk(T) is calculated from the following equation (26). Also, the smooth vector VXsk(T) is the gain matrix K of equation (26)kUsing (t), the following equation (27) is used for calculation. Furthermore, the smooth error covariance matrix Psk(T) is the gain matrix K of equation (26)kUsing (t), the following equation (28) is used for calculation. The data updating means 6 then calculates the smoothed vector VX calculated by the equations (27) and (28).sk(T) and the smoothing error covariance matrix Psk(T) is output.
[0035]
[Expression 20]
Figure 0003819237
[0036]
Based on the theory of the Kalman filter, the prediction means 7 calculates the prediction vector VX at time k + 1 one sampling after the current sampling time k according to the following equation (29).pk + 1(T) is calculated and output. Further, the prediction means 7 calculates the prediction error covariance matrix P at time k + 1 after one sampling from the current sampling time k according to the following equation (30).pk + 1(T) is calculated and output.
[Expression 21]
Figure 0003819237
[0037]
In the above equation (29), the state transition matrix Φ for performing one sampling extrapolationkIs expressed by the following equation (31).
[Expression 22]
Figure 0003819237
Δt in the equation (31) indicates the current time k and the sampling interval from the current time to time k + 1 after one sampling.
[0038]
Further, the covariance matrix Q of the drive noise in the above equation (30)kIs expressed by the following equation (32).
[Expression 23]
Figure 0003819237
Σ in the above equation (32)aIndicates a standard deviation of driving noise and is a constant indicating the ambiguity of the target motion model of the Kalman filter.
[0039]
In the delay means 8, the prediction vector VX input from the prediction means 7 is displayed.pk + 1(T) and the prediction error covariance matrix Ppk + 1(T) is delayed by one sampling, and the prediction vector VX at the current timepk(T) and the prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) is output to each S / N ratio residual covariance matrix means 4.
[0040]
In the tracking device as described above, all detection data Dkj, Each S / N ratio residual covariance matrix S in equation (11) abovekjInverse matrix calculation of (t) is performed. For example, if the number of wakes one sampling before the current time is L, the detection data D at the current timekjIf the number of is M, the number of tracks becomes L means that the track number (t) becomes t = 1,..., L, and the detection data DkjThe number of detection data (number of detection data j) is M.kjDetection data DkjThat is, the subscript j indicating the number of j becomes j = 1,.
[0041]
Then, using the above equation (11) and performing precision gate processing with all these combinations, LM inverse matrix calculations are required, and the computational load on the computer becomes enormous. The meaning of the precision gate in the precision gate inside / outside determination means 5 means that the precision gate is processed in all the combinations described above.
[0042]
Here, the wake is at most one detection data D from each time.kjIt is time series data composed by selecting. There are two types of wakes: existing wakes and new wakes. The existing track is a track created by the previous time, and the new track is detection data D with the current time.kjThis is a new wake.
[0043]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional tracking device is configured as described above, all the detection data Dkj, Each S / N ratio residual covariance matrix S in equation (11) abovekjWhen the inverse matrix calculation of (t) is performed, the number of wakes one sampling before the current time is L, and the detection data D at the current timekjIf M is the number of, the LM inverse matrix calculation is required to perform precision gate processing with all of these combinations using equation (11), and the computational load of the computer becomes enormous. There was a problem.
[0044]
The present invention has been made to solve the above-described problems. In the calculation of a fine gate for removing unnecessary signals from the target signal, the target signal is captured in the fine gate without applying a calculation load. It aims at obtaining the tracking device which can be done.
[0045]
[Means for Solving the Problems]
The tracking device according to the present invention uses the S / N ratio minimum value, which is a threshold value for detecting a target, to detect detection data from an internal sensor and the S / N ratio associated with the detection data. And the observation error covariance matrix R at the current time independent of the number of detection data calculated using the S / N ratio minimum value.kminFrom (t), the residual covariance matrix S independent of the number of detected datakmin(T) is calculated, and the calculated residual covariance matrix Skmin(T), S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting the input detection data and S / N ratio, and a residual input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means. Difference covariance matrix SkminThe coarse gate which is the target existence expected area is calculated from (t), the detected data and S / N ratio contained in the coarse gate are determined for the input detection data and S / N ratio, and the determined coarse gate is determined. The coarse gate inside / outside judgment means for outputting the detection data and S / N ratio contained in the inside, and the output of the coarse gate inside / outside judgment means, the coarse gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. Each S / N ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting detection data and S / N ratio contained in the input coarse gate, and each S / N ratio residual covariance matrix calculation The output of the means is used to calculate a fine gate which is a target existence expectation area narrower than the coarse gate, and the detection data contained in the coarse gate and the S / N ratio inputted in the fine gate are detected data. Each S / N ratio residual covariance matrix S by a precision gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes.kj(T) is calculated and the detected detection data and S / N ratio in the determined gate, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix SkjAnd a fine gate inside / outside determination means for outputting (t).
[0046]
The tracking device according to the present invention uses the S / N ratio minimum value, which is a threshold value for detecting a target, to detect detection data from an internal sensor and the S / N ratio associated with the detection data. Is input using the observation means, the output of the observation means, the prediction error covariance matrix of the current time and the prediction vector of the current time output by the delay means described later, and the calculation is performed using the minimum value of the S / N ratio. Current observation error covariance matrix R independent of the number of detected datakmin(T) and the input prediction error covariance matrix at the current time, the residual covariance matrix S independent of the number of detected datakmin(T) is calculated, and the calculated residual covariance matrix Skmin(T), S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting the input detection data, the S / N ratio, the prediction error covariance matrix at the current time, and the prediction vector at the current time; Residual covariance matrix S input from N ratio minimum residual covariance matrix calculation meanskminBased on (t) and the prediction vector at the current time, a rough gate which is a target existence expectation region is calculated, and the detection data and S / N ratio contained in the rough gate are determined for the input detection data and S / N ratio. Coarse gate inside / outside determination means for outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the determined coarse gate, the input current time prediction error covariance matrix and the current time prediction vector, and the rough gate inside / outside Each S / N ratio residual covariance matrix S by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of tracks, using the output of the judging meanskj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), and each S / N that outputs the detection data contained in the input coarse gate, the S / N ratio contained in the coarse gate, the prediction error covariance matrix at the current time, and the prediction vector at the current time By using the output of the ratio residual covariance matrix calculation means and the output of each of the S / N ratio residual covariance matrix calculation means, a fine gate that is a target existence expectation area narrower than the coarse gate is calculated, and the input within the input coarse gate The detection data and S / N ratio in the fine gate are determined with respect to the detection data and S / N ratio that are included, and each S / N by the fine gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. N-ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated and the detected data and S / N ratio included in the determined fine gate, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), and a fine gate inside / outside determination means for outputting the input current prediction error covariance matrix and the current time prediction vector, and the output of the fine gate inside / outside determination means, the smooth error covariance at the current time Data updating means for calculating and outputting a matrix and a smooth vector at the current time, and using the output of the data updating means, a prediction error covariance matrix after one sampling from the current time and a prediction vector after one sampling from the current time And a delay means for outputting a prediction error covariance matrix at the current time and a prediction vector at the current time using the output of the prediction means.
[0047]
In the tracking device according to the present invention, each S / N ratio residual covariance matrix S output from the precision gate inside / outside determining means is provided.kjThe value of the S / N ratio minimum value used by the observation means and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means is changed according to the number of (t) and the number of detection data output by the observation means. S / N ratio minimum value control means for notifying the observation means and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means, and the observation means and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix. The calculation means performs processing using the changed S / N ratio minimum value.
[0048]
The tracking device according to the present invention uses the S / N ratio minimum value, which is a threshold value for detecting a target, to detect detection data from an internal sensor and the S / N ratio associated with the detection data. Is selected from the observation error covariance matrix components based on the maximum detection distance of the radar and the sampling time and detection data using the maximum value components of the selected observation error covariance matrix. Observation error covariance matrix R independent of number and number of tracksmin, The output from the observation means, and the calculated observation error covariance matrix RminAnd a simple residual covariance matrix S ′ independent of the number of detected datakmin(T) is calculated, and the calculated simple residual covariance matrix S ′kmin(T), S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting the input detection data and S / N ratio, and simple input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means Residual covariance matrix S 'kminThe coarse gate which is the target existence expected area is calculated from (t), the detected data and S / N ratio contained in the coarse gate are determined for the input detection data and S / N ratio, and the determined coarse gate is determined. The coarse gate inside / outside judgment means for outputting the detection data and S / N ratio contained in the inside, and the output of the coarse gate inside / outside judgment means, the coarse gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. Each S / N ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting detection data and S / N ratio contained in the input coarse gate, and each S / N ratio residual covariance matrix calculation The output of the means is used to calculate a fine gate which is a target existence expectation area narrower than the coarse gate, and the detection data contained in the coarse gate and the S / N ratio inputted in the fine gate are detected data. Each S / N ratio residual covariance matrix S by a precision gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes.kj(T) is calculated and the detected detection data and S / N ratio in the determined gate, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix SkjAnd a fine gate inside / outside determination means for outputting (t).
[0049]
The tracking device according to the present invention uses the S / N ratio minimum value, which is a threshold value for detecting a target, to detect detection data from an internal sensor and the S / N ratio associated with the detection data. Is selected from the observation error covariance matrix components based on the maximum detection distance of the radar and the sampling time and detection data using the maximum value components of the selected observation error covariance matrix. Observation error covariance matrix R independent of number and number of tracksmin, The output from the observation means, the current time prediction error covariance matrix and the current time prediction vector from the delay means described later, and the calculated observation error covariance matrix RminAnd a simple residual covariance matrix S ′ independent of the number of detected datakmin(T) is calculated, and the calculated simple residual covariance matrix S ′kmin(T), S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting the input detection data, the S / N ratio, the prediction error covariance matrix at the current time, and the prediction vector at the current time; Simple residual covariance matrix S ′ input from the N ratio minimum value residual covariance matrix calculation meanskminBased on (t) and the prediction vector at the current time, a rough gate which is a target existence expectation region is calculated, and the detection data and S / N ratio contained in the rough gate are determined for the input detection data and S / N ratio. Coarse gate inside / outside determination means for outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the determined coarse gate, the input current time prediction error covariance matrix and the current time prediction vector, and the rough gate inside / outside Each S / N ratio residual covariance matrix S by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of tracks, using the output of the judging meanskj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), and each S / N that outputs the detection data contained in the input coarse gate, the S / N ratio contained in the coarse gate, the prediction error covariance matrix at the current time, and the prediction vector at the current time By using the output of the ratio residual covariance matrix calculation means and the output of each of the S / N ratio residual covariance matrix calculation means, a fine gate that is a target existence expectation area narrower than the coarse gate is calculated, and the input within the input coarse gate The detection data and S / N ratio in the fine gate are determined with respect to the detection data and S / N ratio that are included, and each S / N by the fine gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. N-ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated and the detected data and S / N ratio included in the determined fine gate, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), and a fine gate inside / outside determination means for outputting the input current prediction error covariance matrix and the current time prediction vector, and the output of the fine gate inside / outside determination means, the smooth error covariance at the current time Data updating means for calculating and outputting a matrix and a smooth vector at the current time, and using the output of the data updating means, a prediction error covariance matrix after one sampling from the current time and a prediction vector after one sampling from the current time And a delay means for outputting a prediction error covariance matrix at the current time and a prediction vector at the current time using the output of the prediction means.
[0050]
The tracking device according to the present invention uses the S / N ratio minimum value, which is a threshold value for detecting a target, to detect detection data from an internal sensor and the S / N ratio associated with the detection data. Is selected from the observation error covariance matrix components based on the maximum detection distance of the radar and the sampling time and detection data using the maximum value components of the selected observation error covariance matrix. Observation error covariance matrix R independent of number and number of tracksmin, The output from the observation means, and the calculated observation error covariance matrix Rmin, The residual covariance matrix E independent of the number of detected data and the number of trackskAnd the calculated residual covariance matrix EkS / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting input detection data and S / N ratio, and residual covariance input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means Matrix EkTo calculate the rough gate which is the target existence expected region, and for the input detection data and S / N ratio, determine the detection data and S / N ratio that are in the rough gate, and enter the determined rough gate. The coarse gate inside / outside determination means for outputting the detected detection data and the S / N ratio, and the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / R by the coarse gate depending on the sampling time, the number of detection data, and the number of wakes. N-ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting detection data and S / N ratio contained in the input coarse gate, and each S / N ratio residual covariance matrix calculation The output of the means is used to calculate a fine gate which is a target existence expectation area narrower than the coarse gate, and the detection data contained in the coarse gate and the S / N ratio inputted in the fine gate are detected data. Each S / N ratio residual covariance matrix S by a precision gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes.kj(T) is calculated and the detected detection data and S / N ratio in the determined gate, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix SkjAnd a fine gate inside / outside determination means for outputting (t).
[0051]
The tracking device according to the present invention uses the S / N ratio minimum value, which is a threshold value for detecting a target, to detect detection data from an internal sensor and the S / N ratio associated with the detection data. Is selected from the observation error covariance matrix components based on the maximum detection distance of the radar and the sampling time and detection data using the maximum value components of the selected observation error covariance matrix. Observation error covariance matrix R independent of number and number of tracksmin, The output from the observation means, the current time prediction error covariance matrix and the current time prediction vector from the delay means described later, and the calculated observation error covariance matrix Rmin, The residual covariance matrix E independent of the number of detected data and the number of trackskAnd the calculated residual covariance matrix EkS / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting input detection data, S / N ratio, current time prediction error covariance matrix and current time prediction vector, and the above S / N ratio minimum Residual covariance matrix E input from value residual covariance matrix calculation meanskThen, based on the prediction vector at the current time, a rough gate that is a target existence expectation region is calculated, and the detection data and S / N ratio that are contained in the rough gate are determined for the input detection data and S / N ratio. Coarse gate inside / outside determination means for outputting the detection data and S / N ratio contained in the rough gate, the input current time prediction error covariance matrix and the current time prediction vector, and the rough gate inside / outside determination means Using the output, each S / N ratio residual covariance matrix S by the coarse gate depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of tracks.kj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), and each S / N that outputs the detection data contained in the input coarse gate, the S / N ratio contained in the coarse gate, the prediction error covariance matrix at the current time, and the prediction vector at the current time By using the output of the ratio residual covariance matrix calculation means and the output of each of the S / N ratio residual covariance matrix calculation means, a fine gate that is a target existence expectation area narrower than the coarse gate is calculated, and the input within the input coarse gate The detection data and S / N ratio in the fine gate are determined with respect to the detection data and S / N ratio that are included, and each S / N by the fine gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. N-ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated and the detected data and S / N ratio included in the determined fine gate, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), and a fine gate inside / outside determination means for outputting the input current prediction error covariance matrix and the current time prediction vector, and the output of the fine gate inside / outside determination means, the smooth error covariance at the current time Data updating means for calculating and outputting a matrix and a smooth vector at the current time, and using the output of the data updating means, a prediction error covariance matrix after one sampling from the current time and a prediction vector after one sampling from the current time And a delay means for outputting a prediction error covariance matrix at the current time and a prediction vector at the current time using the output of the prediction means.
[0052]
The tracking device according to the present invention uses the S / N ratio minimum value, which is a threshold value for detecting a target, to detect detection data from an internal sensor and the S / N ratio associated with the detection data. Is selected from the observation error covariance matrix components based on the maximum detection distance of the radar, the maximum value component of the selected observation error covariance matrix, and the detection input from the observation means An observation error covariance matrix maximum value selection means for outputting data and an S / N ratio, and an output of the observation error covariance matrix maximum value selection means, and a fixed sampling interval TintTo calculate a coarse gate with radius radius0 independent of sampling time, number of detected data, and number of tracks, and determine the detected data and S / N ratio in the coarse gate for the input detected data and S / N ratio Then, using the output of the rough gate inside / outside determination means for outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the determined coarse gate, and the output of the rough gate inside / outside determination means, the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks are calculated. Dependent S / N ratio residual covariance matrix S with coarse gatekj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting detection data and S / N ratio contained in the input coarse gate, and each S / N ratio residual covariance matrix calculation The output of the means is used to calculate a fine gate which is a target existence expectation area narrower than the coarse gate, and the detection data contained in the coarse gate and the S / N ratio inputted in the fine gate are detected data. Each S / N ratio residual covariance matrix S by a precision gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes.kj(T) is calculated and the detected detection data and S / N ratio in the determined gate, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix SkjAnd a fine gate inside / outside determination means for outputting (t).
[0053]
The tracking device according to the present invention uses the S / N ratio minimum value, which is a threshold value for detecting a target, to detect detection data from an internal sensor and the S / N ratio associated with the detection data. And the maximum value component of the observation error covariance matrix component based on the maximum detection distance of the radar, the maximum value component of the selected observation error covariance matrix, and the detection data input from the above observation means And an S / N ratio, and an observation error covariance matrix maximum value selection means for outputting a prediction error covariance matrix and a prediction vector at the current time from a delay means described later, and the observation error covariance matrix maximum value selection. Using the output of the means, a fixed sampling interval TintTo calculate a coarse gate with radius radius0 independent of sampling time, number of detected data, and number of tracks, and determine the detected data and S / N ratio in the coarse gate for the input detected data and S / N ratio Coarse gate inside / outside determination means for outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the determined coarse gate, the input current time prediction error covariance matrix and the current time prediction vector, and the rough gate inside / outside Each S / N ratio residual covariance matrix S by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of tracks, using the output of the judging meanskj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), and each S / N that outputs the detection data contained in the input coarse gate, the S / N ratio contained in the coarse gate, the prediction error covariance matrix at the current time, and the prediction vector at the current time By using the output of the ratio residual covariance matrix calculation means and the output of each of the S / N ratio residual covariance matrix calculation means, a fine gate that is a target existence expectation area narrower than the coarse gate is calculated, and the input within the input coarse gate The detection data and S / N ratio in the fine gate are determined with respect to the detection data and S / N ratio that are included, and each S / N by the fine gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. N-ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated and the detected data and S / N ratio included in the determined fine gate, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T), and a fine gate inside / outside determination means for outputting the input current prediction error covariance matrix and the current time prediction vector, and the output of the fine gate inside / outside determination means, the smooth error covariance at the current time Data updating means for calculating and outputting a matrix and a smooth vector at the current time, and using the output of the data updating means, a prediction error covariance matrix after one sampling from the current time and a prediction vector after one sampling from the current time And a delay means for outputting a prediction error covariance matrix at the current time and a prediction vector at the current time using the output of the prediction means.
[0054]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a tracking device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes detection data D output by the observation means 1.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the prediction error covariance matrix P of the current time output from the delay means 8pk(T) and prediction vector VX at the current timepkS / N ratio minimum value SNR independent of sampling time k, number of detected data j, number of tracks, which are threshold values for detecting a target by inputting (t)minThe observation error covariance matrix R at the current time that does not depend on the number of detected data j, calculated usingkmin(T) and the input current prediction error covariance matrix Ppk(T) and the residual covariance matrix S independent of the number of detected data jkmin(T) is calculated, and the calculated residual covariance matrix Skmin(T) and input detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepkS / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting (t).
[0055]
In FIG. 1, reference numeral 3 denotes a residual covariance matrix S from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 2.kmin(T), detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the input residual covariance matrix Skmin(T) and prediction vector VX at the current timepkFrom (t), a rough gate which is a target existence expectation area is calculated, and the input detection data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetected data D in the coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetection data D in the determined coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and prediction vector VX at the current timepkThis is a coarse gate inside / outside determination means for outputting (t), and the other configuration is the same as that shown in FIG.
[0056]
Next, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 2 will be described in detail.
In the signal detection in the radar signal processing of the observation means 1, it is determined that the target has been detected with a signal having a certain level of power with respect to the noise power δ. The S / N ratio, which is a threshold value for determining that this target has been detected, is a constant S / N minimum value SNR.minAnd That is, δ · SNRminSuppose that the signal of the above electric power was detected. At this time, detection data DkjS / N ratio SNRkjSatisfies the following equation (33).
[Expression 24]
Figure 0003819237
[0057]
Also, the S / N minimum value SNRminThe observation noise of the distance, elevation angle, and azimuth calculated frommin, Σemin, ΣbminThen σrmin, Σemin, ΣbminFrom the above formulas (8), (9), and (10), the following formulas (34), (35), and (36) are obtained.
[Expression 25]
Figure 0003819237
[0058]
From the above expressions (33), (34), (35), and (36), the following expressions (37), (38), and (39) are established.
[Equation 26]
Figure 0003819237
[0059]
Further, from the above equations (34), (35), and (36), the S / N ratio minimum value SNR.minObservation error covariance matrix Λ in polar coordinates calculated fromminIs expressed by the following equation (40) from the above equation (5).
[Expression 27]
Figure 0003819237
[0060]
Here, when the equation (5) is compared with the equation (40), the following equation (41) is established from the equations (37), (38), and (39).
[Expression 28]
Figure 0003819237
The above equation (41) is expressed as Λ expressed in polar coordinates.min−ΛkjIs a positive symmetric matrix by algebra.
[0061]
Furthermore, the S / N ratio minimum value SNRminFrom the result of the equation (41) calculated from the observation error covariance matrix R in the north reference orthogonal coordinates, which does not depend on the number of detected data jkmin(T) becomes the following equation (42) from the above equation (4).
[Expression 29]
Figure 0003819237
[0062]
From the above equations (41), (4), and (42), the relationship of the following equation (43) is obtained.
[30]
Figure 0003819237
[0063]
Furthermore, the S / N ratio minimum residual covariance matrix S independent of the number of detected data jkmin(T) is calculated by the following equation (44).
[31]
Figure 0003819237
[0064]
Since the above formulas (2) and (44) are algebraic positive symmetric matrices, comparing the formulas (2) and (44), the following (45) The formula is obtained.
[Expression 32]
Figure 0003819237
The result of the above equation (45) is the detection data DkjS / N ratio SNRkjDetection data D in the precision gate calculated fromkjIs the S / N ratio minimum value SNRminThis means that it always exists in the coarse gate calculated from
[0065]
Therefore, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 2 uses the above-mentioned formulas (34), (35), (36), (40), (42), and (44). S / N ratio minimum value SNRminS / N ratio minimum residual covariance matrix S independent of the number of detected data jkmin(T) is calculated and output.
[0066]
Next, the rough gate inside / outside determination means 3 will be described in detail.
In the coarse gate inside / outside determination means 3, the S / N ratio minimum value SNR calculated by the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 2 is used.minS / N ratio minimum residual covariance matrix S independent of the number of detected data jkminUsing (t), coarse gate determination is performed according to the following equation (46), and detection data D satisfying equation (46)kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjIs output.
[Expression 33]
Figure 0003819237
[0067]
Therefore, in the conventional tracking device, all the detection data D are calculated using the above equation (11).kj, Each S / N ratio residual covariance matrix S in equation (11)kjSince the inverse matrix calculation of (t) is to be performed, the computational load on the computer is enormous. However, as described above, when the number of wakes one sampling before the current time is L and the number of detected data at the current time is M, the S / N ratio minimum residual covariance matrix S in the above equation (46).kminSince (t) depends on the sampling time k and the number of tracks, but does not depend on the number of detected data j, it is only necessary to calculate L inverse matrices. In addition, after the rough gate determination according to the equation (46), not only the number of detected data j can be reduced, but also the number of wakes is reduced. The calculation load is reduced.
[0068]
Next, the operation will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing a process flow of the tracking device according to the first embodiment of the present invention. In step ST1, the observation means 1 is the threshold value for detecting the target, which is the S / N ratio minimum value SNR independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks.minDetected data D detected from the sensor provided insidekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjIs output to the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 2.
[0069]
In step ST2, the S / N ratio minimum residual covariance matrix calculation means 2 detects the detection data D output by the observation means 1.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the prediction error covariance matrix P of the current time output from the delay means 8pk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the S / N ratio minimum value SNRminThe observation error covariance matrix R at the current time that does not depend on the number of detected data j, calculated usingkmin(T) and the input current prediction error covariance matrix Ppk(T) and the residual covariance matrix S independent of the number of detected data jkmin(T) is calculated, and the calculated residual covariance matrix Skmin(T) and input detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to the rough gate inside / outside determination means 3.
[0070]
In step ST3, the coarse gate inside / outside determination means 3 inputs the residual covariance matrix Skmin(T) and prediction vector VX at the current timepkFrom (t), a rough gate which is a target existence expectation area is calculated, and the input detection data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetected data D in the coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetection data D in the determined coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to each S / N ratio residual covariance matrix calculating means 4.
[0071]
In step ST4, each S / N ratio residual covariance matrix calculation means 4 receives the detection data D contained in the input coarse gate.kjS / N ratio SNR associated withkjThe observation error covariance matrix R at the current time depending on the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks calculated usingkj(T) and the input current prediction error covariance matrix Ppk(T) and each S / N ratio residual covariance matrix S by the coarse gate depending on the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks.kj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T) and the detected data D contained in the input coarse gatekjDetection data D in the rough gatekjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to the precision gate inside / outside determination means 5.
[0072]
In step ST5, the precision gate inside / outside determination means 5 inputs each input S / N ratio residual covariance matrix S.kj(T) and prediction vector VX at the current timepkFrom (t), a fine gate which is a target existence expectation area narrower than the coarse gate is calculated, and the detected data D contained in the inputted coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetecting data D in the precision gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetecting data D in the precision gatekjS / N ratio SNR associated withkjThe observation error covariance matrix R at the current time depending on the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks calculated usingkj(T) and the input current prediction error covariance matrix Ppk(T) and each S / N ratio residual covariance matrix S by the precision gate depending on the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks.kj(T) is calculated and detected data D in the determined precision gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Each calculated S / N ratio residual covariance matrix Skj(T) and the input prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to the data updating means 6.
[0073]
In step ST6, the data update means 6 detects the detection data D contained in the input precision gate.kjS / N ratio SNR associated withkj, Each S / N ratio residual covariance matrix Skj(T) and the prediction error covariance matrix P at the current timepkThe smoothing error covariance matrix P at the current time as smoothing information by (t)sk(T) is calculated and the detected data D contained in the input precision gatekjAnd the prediction vector VX of the current timepkThe smoothing vector VX at the current time which is smoothing information by (t)sk(T) is calculated, and the calculated smoothing error covariance matrix P at the current timesk(T), smooth vector VX at the current timesk(T) is output to the prediction means 7.
[0074]
In step ST7, the prediction means 7 receives the input smoothing error covariance matrix P at the current time.skFrom (t), a prediction error covariance matrix P after one sampling from the current time as prediction informationpk + 1(T) is calculated and the input smoothing vector VX at the current timeskBy (t), the prediction vector VX after one sampling from the current time which is the prediction informationpk + 1(T) is calculated.
[0075]
In step ST8, when the processing is continued by an operator instruction or automatic determination, a prediction error covariance matrix P after one sampling from the current time calculated by the prediction means 7 is used.pk + 1(T), prediction vector VX after one sampling from the current timepk + 1(T) is output to the delay means 8.
[0076]
In step ST9, the delay means 8 uses the prediction error covariance matrix P after one sampling from the input current time.pk + 1(T) is delayed by one sampling, and the prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) is output to the S / N ratio minimum residual covariance matrix calculating means 2 and the prediction vector VX after one sampling from the input current timepk + 1(T) is delayed by one sampling, and the prediction vector VX at the current timepk(T) is output to the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 2, and the processing from step ST1 is repeated.
[0077]
As described above, according to the first embodiment, the coarse gate inside / outside determination means 5 performs the residual covariance independent of the number of detected data j calculated by the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 2. Matrix SkminFrom (t), a rough gate which is a target existence expectation area is calculated, and the input detection data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetected data D in the coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjThe fine gate inside / outside determination means 5 calculates a fine gate which is a target existence expectation area narrower than the coarse gate, and the detection data D contained in the inputted coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetecting data D in the precision gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjThis reduces the calculation load of the precision gate for removing unnecessary signals for the target signal in the precision gate inside / outside judgment means 5 and the calculation in each process of the data update means 6 and the prediction means 7. The effect that the calculation load is also reduced is obtained.
[0078]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the tracking device according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, reference numeral 12 denotes detection data D output by the observation means 1.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the prediction error covariance matrix P of the current time output from the delay means 8pk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the maximum detection distance RANGE of the radarmaxThe observation error covariance matrix RkjThe maximum component of the component is selected, and the selected observation error covariance matrix RkjThe observation error covariance matrix R in the north reference orthogonal coordinates independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks due to the maximum component of the componentminAnd the calculated observation error covariance matrix RminAnd the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and a simple residual covariance matrix S ′ that does not depend on the number of detected data jkmin(T) is calculated, and the calculated simple residual covariance matrix S ′kmin(T) and input detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepkS / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting (t).
[0079]
In FIG. 3, reference numeral 13 denotes a simple residual covariance matrix S ′ from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 12.kmin(T), detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the input simple residual covariance matrix S ′kmin(T) and the current time prediction vector VXpkFrom (t), a rough gate which is a target existence expectation area is calculated, and the input detection data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetected data D in the coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetection data D in the determined coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and prediction vector VX at the current timepkThis is a rough gate inside / outside determination means for outputting (t), and other configurations are the same as those in FIG.
[0080]
Next, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 12 will be described in detail.
Here, the radar detects the maximum detection distance RANGE to be processed.maxSince the value of is known, the observation error covariance matrix R is expressed by the following equation (47).kjThe maximum component of the component can be defined.
[Expression 34]
Figure 0003819237
In the equation (47), σcrmin, Σcemin, ΣcbminIs a positive constant. Also, maxselect (A, B, C) is A, B, C,. . . Is a function that selects one of the maximum values.
[0081]
Here, as shown in the following equation (48), the observation error covariance matrix R in the north reference orthogonal coordinates that does not depend on the sampling time k, the number of detected data j, and the number of wakes.minIs defined, the observation error covariance matrix R that does not depend on the number of detected data j in the above equation (44).kmin(T) has the relationship of the following equation (49).
[Expression 35]
Figure 0003819237
[0082]
Therefore, R in the above equation (44)kmin(T) is R in the above equation (48)minIs replaced by the following equation (50).
[Expression 36]
Figure 0003819237
Prediction error covariance matrix P in equation (50) abovepkSince (t) has a different value for each track number (t), HP in equation (50)pk(T) H ′ and residual covariance matrix Smin(T) also has a different value for each track number (t).
[0083]
Observation error covariance matrix RminFrom the simple residual covariance matrix S ′ calculated using the above equation (50)kmin(T) and the S / N ratio minimum value SNR at each sampling time kminTo the residual covariance matrix S calculated sequentially using the above equation (44).kminThe relationship (t) is expressed by the following equation (51).
[Expression 37]
Figure 0003819237
[0084]
The above equation (51) is the observation error covariance matrix RminTo a simple residual covariance matrix S ′ calculated using the equation (50)kminThe coarse gate calculated by (t) is the S / N ratio minimum value SNR at each sampling time k.minTo S / N ratio minimum value residual covariance matrix S calculated sequentially using equation (44)kminIt shows that it is the same or wider than the coarse gate calculated by (t).
[0085]
Therefore, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 12 uses the observation error covariance matrix R calculated using the above equation (48).minIs used. That is, the observation error covariance matrix R in the above equation (44).kminSince (t) depends on the number of detected data j and the number of tracks, it is necessary to perform sequential calculation, whereas the observation error covariance matrix R in the above equation (50).minIs sampling time k, detection data DkjSince the constant does not depend on the wake (t), the calculation load of the computer when the equation (50) is used is further reduced as compared with the calculation load of the computer when the equation (44) is used.
[0086]
Next, the operation will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a process flow of the tracking device according to the second embodiment of the present invention. Step ST1 is the same as that in FIG. 2 of the first embodiment.
[0087]
In step ST11, the S / N ratio minimum residual covariance matrix calculation means 12 performs the radar maximum detection distance RANGE.maxBased on the observation error covariance matrix R using the above equation (47)kjError variance σcr in distance direction of components2 min, Elevation error variance RANGE2 maxσcemin, Azimuthal error variance RANGE2 maxσcbminOf which observation error covariance matrix RkjThe maximum value component of the components is selected.
[0088]
In step ST12, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 12 selects the selected observation error covariance matrix R.kjThe observation error covariance matrix R in the north reference orthogonal coordinates independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of wakes, using the maximum component of the componentminIs calculated using equation (48).
[0089]
In step ST13, the S / N ratio minimum residual covariance matrix calculating means 12 detects the detection data D output from the observation means 1.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the prediction error covariance matrix P of the current time output from the delay means 8pk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the calculated observation error covariance matrix RminAnd the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and a simple residual covariance matrix S ′ that does not depend on the number of detected data jkmin(T) is calculated, and the calculated simple residual covariance matrix S ′kmin(T) and input detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to the rough gate inside / outside determination means 13.
[0090]
In step ST14, the rough gate inside / outside determination means 13 inputs the input simple residual covariance matrix S '.kmin(T) and prediction vector VX at the current timepkFrom (t), a rough gate which is a target existence expectation area is calculated, and the input detection data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetected data D in the coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetection data D in the determined coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to each S / N ratio residual covariance matrix calculating means 4.
[0091]
The processing from step ST4 to ST9 is the same as that in FIG. 2 of the first embodiment. Therefore, according to the above steps, the calculation load of the computer when using the above equation (50) is higher than the calculation load of the computer when using the above equation (44), the sampling time k, the number of detected data j, the track Number-independent measurement error covariance matrix RminBecause it is used, it becomes even lighter.
[0092]
As described above, according to the second embodiment, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 12 performs the observation error covariance matrix R independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks.minAnd the calculated observation error covariance matrix RminAnd a simple residual covariance matrix S ′ that does not depend on the number of detected data jkminSince (t) is calculated, compared with the first embodiment, coarse gate inside / outside determination means 13, each S / N ratio residual covariance matrix calculation means 4, fine gate inside / outside determination means 5, data update means 6, and prediction means 7 can reduce the calculation load in each process.
[0093]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the tracking device according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, reference numeral 22 denotes detection data D output by the observation means 1.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the prediction error covariance matrix P of the current time output from the delay means 8pk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the maximum detection distance RANGE of the radarmaxThe observation error covariance matrix RkjThe maximum component of the component is selected, and the selected observation error covariance matrix RkjThe observation error covariance matrix R in the north reference orthogonal coordinates independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks due to the maximum component of the componentminAnd the calculated observation error covariance matrix RminAnd the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and the residual covariance matrix E independent of the number of detected data j and the number of trackskAnd the calculated residual covariance matrix Ek, And input detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepkS / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting (t).
[0094]
In FIG. 5, reference numeral 23 denotes a residual covariance matrix E from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 22.kDetecting data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the input residual covariance matrix EkAnd the prediction vector VX of the current timepkFrom (t), a rough gate which is a target existence expectation area is calculated, and the input detection data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetected data D in the coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetection data D in the determined coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and prediction vector VX at the current timepkThis is a rough gate inside / outside determination means for outputting (t), and other configurations are the same as those in FIG.
[0095]
Next, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 22 will be described in detail.
First, from the definition of the Kalman filter, the smoothing error covariance matrix Psk(T) is a state vector VX representing the true value of the targetk(T), smooth vector VXskUsing (t), the following equation (52) is obtained.
[Formula 38]
Figure 0003819237
In the above equation (52), E [] is a symbol representing an average.
[0096]
Where the smoothing vector VXsk(T) and the smoothing error covariance matrix PskAs a simple estimate of (t), detection data DkjSmooth vector VVX calculated directly fromskj(T) and detection data DkjSmooth error covariance matrix PP calculated directly fromsk(T) is defined as the following equations (53) and (54), respectively.
[39]
Figure 0003819237
In the above equation (53), VZkjIndicates target detection data excluding clutter detection data in the coarse gate. TkIndicates the sampling time k.
[0097]
Here, according to the theory of the Kalman filter, the motion model is expressed as in equation (55).
[Formula 40]
Figure 0003819237
In the above equation (55), Φk-1Is the time tk-1To tkIs a known transition matrix of the state vector, and is expressed by the following equation (56).
[Expression 41]
Figure 0003819237
In the following equation (56), I is a 3 × 3 unit matrix.
[0098]
In the above equation (55), WkIs the mean zero vector, error covariance matrix QkA driving noise vector according to the trivariate normal distribution and corresponds to an acceleration vector. Δk-1Is a known transformation matrix of the drive noise vector, and is represented by the following equation (57).
[Expression 42]
Figure 0003819237
[0099]
State vector VX in equation (55) abovek(T) is a vector composed of a target position vector and a velocity vector, and is represented by the following equation (58) in the case of a three-dimensional space.
[Equation 43]
Figure 0003819237
In the above equation (58), xk, Yk, ZkIndicates an arbitrary position in the north reference Cartesian coordinates, xk, Yk, ZkThe symbol “•” at the top of the symbol indicates first-order time differentiation, and the symbol “•” at the top is attached to xk, Yk, ZkIndicates the speed at that position.
[0100]
Also, from the Kalman filter theory, target detection data VZ excluding clutter detection data in the coarse gatekjIs expressed by the following equation (59).
(44)
Figure 0003819237
In the above equation (59), H is a known observation matrix, and is represented by the following equation (60).
[Equation 45]
Figure 0003819237
[0101]
In the above equation (59), UkjIs the mean zero vector and the covariance matrix ΛkjT according to the trivariate white normal distribution ofkIs the observation noise vector in polar coordinates atkjIs the observed noise vector UkjIs a known transformation matrix. Here, Γ in the above equation (6)kj(T), but the observed noise vector UkjThe known transformation matrix ΓkjThe true value is used when calculating, but since the true value of the target is not actually known, a predicted value is inserted instead of the true value as in equation (6). Therefore, ΓkjAnd ΓkjTreat (t) as the same.
[0102]
Therefore, the following formula (61) is obtained by applying the formula (53), formula (55), formula (59), and formula (4) to the formula (54).
[Equation 46]
Figure 0003819237
Q in equation (61) abovekIs the drive noise W in the above equation (55).kIs the covariance matrix.
[0103]
Here, from the theory of the Kalman filter, the smooth vector VXsk(T) is the smoothing error covariance matrix PskIn contrast to the optimal value in the sense of minimizing the sum of the diagonal components of (t), the detection data DkjSmooth vector VVX calculated directly fromsk(T) is detection data DkjSmooth error covariance matrix P calculated directly fromskIt is not an optimal value in the sense of minimizing the sum of the diagonal components of (t). Therefore, the relationship of the following equation (62) is established.
[Equation 47]
Figure 0003819237
[0104]
From the relationship of the above equation (62), the relationship of the following equation (63) is established.
[Formula 48]
Figure 0003819237
[0105]
Here, from the theory of the Kalman filter, the prediction error covariance matrix Ppk + 1(T) is calculated by the following equation (64).
[Formula 49]
Figure 0003819237
[0106]
Detection data DkjSmooth error covariance matrix PP calculated directly fromskDetection data D after one sampling using (t)kjThe prediction error covariance matrix calculated directly frompk + 1(T) is calculated as in the following equation (65).
[Equation 50]
Figure 0003819237
[0107]
Using the above expression (65), expression (61), expression (56), expression (57), and the definition (60) of the observation matrix H, the following expression (66) is obtained.
[Formula 51]
Figure 0003819237
[0108]
Here, the following equation (67) is established from the relationship between the equations (43) and (49).
[Formula 52]
Figure 0003819237
[0109]
Therefore, when the above equation (66) is substituted into equation (67), the following equation (68) is obtained.
[53]
Figure 0003819237
[0110]
Moreover, the following (69) Formula is obtained using the said (66) Formula, (67) Formula, (68) Formula.
[Formula 54]
Figure 0003819237
[0111]
The left side of the equation (69) is the prediction error covariance matrix P on the right side of the equation (2).pk(T) is detected data DkjPrediction error covariance matrix PP calculated directly frompkIt can be considered that it was replaced with (t). Here, the prediction error covariance matrix PPpkResidual covariance matrix SS calculated from (t)k(T) is defined as the following equation (70). Further, the right side of the above expression (69) is defined as the following expression (71).
[Expression 55]
Figure 0003819237
In the above equation (71), EkIndicates a residual covariance matrix independent of the number of detected data j and the number of tracks.
[0112]
Then, the following expression (72) is calculated from the above expressions (69), (70), and (71).
[56]
Figure 0003819237
[0113]
Further, the following expression (73) is established from the above expressions (2), (63), (64), and (65).
[Equation 57]
Figure 0003819237
[0114]
Therefore, the following equation (74) is established from the above equations (72) and (73).
[Formula 58]
Figure 0003819237
[0115]
The above equation (74) indicates that the coarse gate defined by the following equation (75) is wider than the fine gate defined by the above equation (11). That is, detection data D in the precision gate defined by the equation (11)kjAlways exists in the coarse gate defined by equation (75).
[Formula 59]
Figure 0003819237
[0116]
Accordingly, in the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 22, when the user determines that the calculation load is heavy, the residual covariance not dependent on the number of detected data j and the number of tracks is calculated using the above equation (71). Variance matrix EkIs calculated.
[0117]
Here, Q in the above equation (71)kIs a fixed value determined before operation, so the residual covariance matrix E in equation (71)kIndicates that the number of detected data is determined by a fixed value independent of the number of detected data j and the number of tracks. That is, the calculation load of the computer when the coarse gate of the above expression (75) is used is S in the above expression (46).kmin(T) to S 'kminCompared with the calculation load of the computer when the coarse gate replaced with (t) is used, the load is further reduced.
[0118]
Next, the operation will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing of the tracking device according to Embodiment 3 of the present invention. Step ST1 is the same as that in FIG. 2 of the first embodiment.
[0119]
In step ST21, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 22 performs the radar maximum detection distance RANGE.maxBased on the observation error covariance matrix R using the above equation (47)kjError variance σcr in distance direction of components2 min, Elevation error variance RANGE2 maxσcemin, Azimuthal error variance RANGE2 maxσcbminOf which observation error covariance matrix RkjThe maximum value component of the components is selected.
[0120]
In step ST22, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 22 selects the selected observation error covariance matrix R.kjThe observation error covariance matrix R in the north reference orthogonal coordinates independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of wakes, using the maximum component of the componentminIs calculated using the above equation (48).
[0121]
In step ST23, the S / N ratio minimum residual covariance matrix calculation means 22 detects the detection data D output from the observation means 1.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, The prediction error covariance matrix P of the current time output from the delay means 8pk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the calculated observation error covariance matrix RminAnd the input detection data DkjPrediction error covariance matrix PP calculated directly frompk(T) and the residual covariance matrix E independent of the number of detected data j and the number of trackskAnd the calculated residual covariance matrix Ek, And input detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to the rough gate inside / outside determination means 23.
[0122]
In step ST24, the coarse gate inside / outside determination means 23 inputs the residual covariance matrix Ek, And current time prediction vector VXpkFrom (t), a rough gate which is a target existence expectation area is calculated, and the input detection data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetected data D in the coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetection data D in the determined coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to each S / N ratio residual covariance matrix calculating means 4.
[0123]
The processing from step ST4 to ST9 is the same as that in FIG. 2 of the first embodiment. Therefore, by the above steps, the calculation load of the computer when using the above equation (71) does not depend on the number of detected data j and the number of tracks compared to the calculation load of the computer when using the above equation (50). Residual covariance matrix EkBecause it is used, it becomes even lighter.
[0124]
As described above, according to the third embodiment, the residual covariance matrix E independent of the number of detected data j and the number of wakes.kCompared to the second embodiment, the coarse gate inside / outside judgment means 23, each S / N ratio residual covariance matrix calculation means 4, the fine gate inside / outside judgment means 5, and the data update means 6 are compared with the second embodiment. Thus, the effect of reducing the computational load in each process of the prediction means 7 can be obtained.
[0125]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the tracking device according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the prediction error covariance matrix P of the current time output from the delay means 8pk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the maximum detection distance RANGE of the radarmaxThe observation error covariance matrix RkjThe maximum component of the component is selected, and the selected observation error covariance matrix RkjMaximum value component of component and input detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepkThis is an observation error covariance matrix maximum value selection means for outputting (t).
[0126]
In FIG. 7, reference numeral 33 denotes an observation error covariance matrix R from the observation error covariance matrix maximum value selection means 32.kjMaximum value component, detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepkEnter (t), fixed sampling interval TintTo calculate a coarse gate having a radius radius 0 independent of the sampling time k, the number of detection data j, and the number of tracks, and the input detection data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetected data D in the coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetection data D in the determined coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and prediction vector VX at the current timepkThis is a rough gate inside / outside determination means for outputting (t), and other configurations are the same as those in FIG.
[0127]
Here, a rough gate having a radius radius0 will be described.
As shown in the following equation (76), the sampling interval is a constant value TintAnd drive noise covariance matrix QkAs a diagonal matrix irrelevant to the coordinate axes and time, as shown in the following equation (77).
[Expression 60]
Figure 0003819237
In the above equation (77), q is a driving noise constant.
[0128]
Then, the coarse gate of the above expression (75) can be rewritten as the following expression (78) from the above expressions (48), (71), and (76).
[Equation 61]
Figure 0003819237
[0129]
In the equation (78), the radius radius0 is expressed as the following equation (79).
[62]
Figure 0003819237
[0130]
Here, in contrast to the coarse gate defined by the above equation (75), the coarse gate having the radius radius 0 defined by the above equation (78) does not depend on the sampling interval because the sampling interval is fixed. Therefore, the calculation load of the computer when the coarse gate of radius (radio 0) in the equation (78) is used is further reduced as compared with the computer load when the coarse gate of the equation (75) is used.
[0131]
Next, the operation will be described.
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of processing of the tracking device according to Embodiment 4 of the present invention. Step ST1 is the same as that in FIG. 1 of the first embodiment.
[0132]
In step ST31, the observation error covariance matrix maximum value selection means 32 detects the detection data D output by the observation means 1.kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the prediction error covariance matrix P of the current time output from the delay means 8pk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is input, and the maximum detection distance RANGE of the radarmaxThe observation error covariance matrix RkjThe maximum component of the component is selected, and the selected observation error covariance matrix RkjMaximum value component of component and input detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to the rough gate inside / outside determination means 33.
[0133]
In step ST32, the coarse gate inside / outside determination means 33 receives the observation error covariance matrix R from the observation error covariance matrix maximum value selection means 32.kjMaximum value component, detection data DkjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkj, Prediction error covariance matrix P at the current timepk(T) and prediction vector VX at the current timepkEnter (t), fixed sampling interval TintBy using the above equation (79), a rough gate having a radius radius 0 independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks is calculated.
[0134]
In step ST33, the rough gate inside / outside determination means 33 inputs the detected data DkjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjThe detection data D contained in the coarse gate having the radius radius 0 calculated using the equation (78).kjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjDetection data D in the determined coarse gatekjAnd detection data DkjS / N ratio SNR associated withkj, And the input prediction error covariance matrix Ppk(T) and prediction vector VX at the current timepk(T) is output to each S / N ratio residual covariance matrix calculating means 4.
[0135]
The processing from step ST4 to ST9 is the same as that in FIG. 2 of the first embodiment. Therefore, according to the above steps, the calculation load of the computer in the case of making a rough gate inside / outside determination using the equation (78) by the coarse gate of radius radius 0 independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks is Residual covariance matrix E independent of number of data j and number of trackskThus, the calculation load is further reduced compared to the calculation load of the computer in the case where the rough gate inside / outside determination is performed using the equation (71).
[0136]
As described above, according to the fourth embodiment, the rough gate inside / outside determination is performed by the coarse gate having the radius radius0 independent of the sampling time k, the number of detected data j, and the number of tracks, compared to the third embodiment. The calculation load in each process of the coarse gate inside / outside determination means 33, each S / N ratio residual covariance matrix calculation means 4, the fine gate inside / outside determination means 5, the data update means 6, and the prediction means 7 is reduced. An effect is obtained.
[0137]
Embodiment 5. FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the tracking device according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 9, reference numeral 41 denotes each S / N ratio residual covariance matrix S output from the precision gate inside / outside determination means 5.kjThe number of (t), that is, the number of wakes, and the number of detected data j at the current sampling time detected by the observation means 1 are compared, and the observation means 1 and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 2 use it. S / N ratio minimum value SNRminIs the S / N ratio minimum value control means for notifying the observation means 1 and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 2, and other configurations are the same as those in FIG. 1 of the first embodiment. It is equivalent.
[0138]
In the signal detection in the observation means 1, it is determined that a target has been detected by a signal having a certain level of power with respect to the noise power δ, and an S / N ratio that is a threshold value for determining that this target has been detected. S / N ratio minimum value SNRminThe observation means 1 is δ · SNRminThe signal of the above power is detected as the detected target detection data D.kjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkjOutput as. Here, the S / N ratio minimum value SNRminIs also a parameter that determines the false alarm probability.
[0139]
Therefore, the S / N ratio minimum value SNRminDetection data D obtained by increasing the value of and reducing the false alarm probabilitykjCan be reduced. For this reason, each S / N ratio residual covariance matrix S output from the precision gate inside / outside determination means 5 before one sampling.kjWhen the number of detected data j at the current sampling time is significantly larger than the number of (t), that is, the number of wakes, the S / N ratio minimum value used by the observing means 1 is as shown in the following equation (80). SNRminS / N ratio minimum value SSNR larger than the value ofminCan be used to narrow down the number of detected data j.
[Equation 63]
Figure 0003819237
[0140]
That is, detection data DkjS / N ratio SNR associated withkjOnly when the following expression (81) is satisfied, the S / N ratio minimum value SSNRminIs used for tracking, otherwise it is not used for tracking. This process can reduce the number j of detection data used for tracking, and lightens the computation load of the computer.
[Expression 64]
Figure 0003819237
[0141]
Thus, the observation means 1 has a predetermined S / N ratio minimum value SNR.minDetecting data D usingkjHowever, the target detection data D is determined based on the determination result of the precision gate inside / outside determination means 5.kjClutter detection data D other thankjIncreases, the S / N ratio minimum value SNRminNeed to be larger. Conversely, target detection data DkjWhen there is little S / N ratio SNRminNeed to be small.
[0142]
Next, the operation will be described.
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing of the tracking device according to Embodiment 5 of the present invention. The processes from step ST1 to ST9 are the same as those in FIG. 1 of the first embodiment.
[0143]
In step ST41, the S / N ratio minimum value control means 41 outputs each S / N ratio residual covariance matrix S output from the precision gate inside / outside determination means 5.kjThe number of (t), that is, the number of tracks is compared with the number j of detected data at the current sampling time detected by the observation means 1.
[0144]
In step ST42, the S / N ratio minimum value control means 41 compares each S / N ratio residual covariance matrix S.kjWhen the number of (t), that is, the number of wakes, and the number of detected data j at the current sampling time detected by the observation means 1 are significantly different, the observation means 1 and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 2 Used S / N ratio minimum value SNRminAnd the observation means 1 and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 2 are notified.
[0145]
For example, each S / N ratio residual covariance matrix SkjWhen the number of detected data j at the current sampling time detected by the observation means 1 is significantly larger than the number of (t), that is, the number of wakes, the observation means 1 and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means S / N ratio minimum value SNR used by 2minS / N ratio minimum value SSNR larger than the value ofminTo the observation unit 1 and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation unit 2.
[0146]
After changing the S / N ratio minimum value in step ST42, the process returns to step ST1 and the observation means 1 changes the changed S / N ratio minimum value SNR.min, The detection data D in the same manner as in the first embodiment.kjDetecting data DkjS / N ratio SNR associated withkjIn step ST2, the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means 2 outputs the changed S / N ratio minimum value SNR.minUsing the observation error covariance matrix R in the same manner as in the first embodiment.kmin(T) is calculated. The subsequent processing is the same as in FIG. 2 of the first embodiment.
[0147]
As described above, according to the fifth embodiment, each S / N ratio residual covariance matrix S output from the precision gate inside / outside determination means 5 is used.kjWhen the number of (t), that is, the number of wakes, and the number of detected data j at the current sampling time detected by the observation means 1 are significantly different, the S / N ratio minimum value control means 41 determines that the observation means 1 and the S / N ratio S / N ratio minimum value SNR used by the minimum value residual covariance matrix calculating means 2minThe observation means 1 and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means 2 are changed to the changed S / N ratio minimum value SNR.minFor example, when the number of detected data j is remarkably large, the number of detected data j in the coarse gate can be reduced, and the fine gate inside / outside determining means 5, the data updating means 6, the prediction The effect that the calculation load of calculation in each process of the means 7 is reduced is obtained.
[0148]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the observation error covariance matrix R at the current time that does not depend on the number of detection data calculated using the S / N ratio minimum value.kminFrom (t), the residual covariance matrix S independent of the number of detected datakminS / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for calculating (t), and residual covariance matrix SkminThe coarse gate which is the target existence expected area is calculated from (t), the detected data and S / N ratio contained in the coarse gate are determined for the input detection data and S / N ratio, and the determined coarse gate is determined. The coarse gate inside / outside determination means for outputting the detection data and S / N ratio contained in the inside, and the output from the coarse gate inside / outside determination means, depending on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks, depending on the coarse gate Each S / N ratio residual covariance matrix SkjUsing the outputs from the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means for calculating (t) and the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means, the target existence expectation region narrower than that of the coarse gate is refined. Calculate the gate, determine the detection data and S / N ratio in the fine gate for the input detection data and S / N ratio in the coarse gate, sampling time, number of detection data, number of wakes Depending on each S / N ratio residual covariance matrix S by the precision gatekjBy including the fine gate inside / outside determination means for calculating (t), there is an effect that the calculation load of the fine gate for removing unnecessary signals for the target signal is reduced.
[0149]
According to this invention, each S / N ratio residual covariance matrix S output from the precision gate inside / outside determination means.kjAccording to the number of (t) and the number of detection data output by the observation means, the value of the S / N ratio minimum value used by the observation means and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means is changed, S / N ratio minimum value control means for notifying the observation means and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means, and the observation means and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means are changed. By performing processing using the S / N ratio minimum value, for example, when the number of detection data is extremely large, the number of detection data in the coarse gate can be reduced, and the calculation load is reduced. There is.
[0150]
According to the present invention, the maximum value component of the observation error covariance matrix components is selected based on the maximum detection distance of the radar, and the sampling time and the number of detection data are selected using the maximum value component of the selected observation error covariance matrix. , Observation error covariance matrix R independent of the number of tracksmin, The output from the observation means, and the calculated observation error covariance matrix RminAnd a simple residual covariance matrix S ′ independent of the number of detected datakmin(T) is calculated, and the calculated simple residual covariance matrix S ′kminS / N ratio minimum residual covariance matrix calculating means for outputting (t) and a simple residual covariance matrix S ′kminThe coarse gate which is the target existence expected area is calculated from (t), the detected data and S / N ratio contained in the coarse gate are determined for the input detection data and S / N ratio, and the determined coarse gate is determined. The coarse gate inside / outside determination means for outputting the detection data and S / N ratio contained in the inside, and the output from the coarse gate inside / outside determination means, depending on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks, depending on the coarse gate Each S / N ratio residual covariance matrix Skj(T) is calculated, and each calculated S / N ratio residual covariance matrix SkjUsing the outputs from the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting (t) and the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means, the target existence expectation region narrower than that of the coarse gate is refined. Calculate the gate, determine the detection data and S / N ratio in the fine gate for the input detection data and S / N ratio in the coarse gate, sampling time, number of detection data, number of wakes Depending on each S / N ratio residual covariance matrix S by the precision gatekjBy including the fine gate inside / outside determination means for calculating (t), the calculation load in each process of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix calculation means, and the precision gate inside / outside determination means Is effective.
[0151]
According to the present invention, the maximum value component of the observation error covariance matrix components is selected based on the maximum detection distance of the radar, and the sampling time and the number of detection data are selected using the maximum value component of the selected observation error covariance matrix. , Observation error covariance matrix R independent of the number of tracksmin, The output from the observation means, and the calculated observation error covariance matrix Rmin, The residual covariance matrix E independent of the number of detected data and the number of trackskS / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for calculating the residual covariance matrix EkTo calculate the rough gate which is the target existence expected region, and for the input detection data and S / N ratio, determine the detection data and S / N ratio that are in the rough gate, and enter the determined rough gate. The coarse gate inside / outside judging means for outputting the detected data and the S / N ratio, and the output from the coarse gate inside / outside judging means, each S / N by the coarse gate depending on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes. N-ratio residual covariance matrix SkjUsing the outputs from the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means for calculating (t) and the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means, the target existence expectation region narrower than that of the coarse gate is refined. Calculate the gate, determine the detection data and S / N ratio in the fine gate for the detection data and S / N ratio in the input coarse gate, sampling time, number of detection data, number of wakes Depending on each S / N ratio residual covariance matrix S by the fine gatekjBy including the fine gate inside / outside determination means for calculating (t), the calculation load in each process of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix calculation means, and the precision gate inside / outside determination means Is effective.
[0152]
According to the present invention, the observation error covariance matrix maximum value selection means for selecting the maximum value component of the observation error covariance matrix components based on the maximum detection distance of the radar, and the observation error covariance matrix maximum value selection means from Using the output, a fixed sampling interval TintTo calculate a coarse gate with radius radius0 independent of sampling time, number of detected data, and number of tracks, and determine the detected data and S / N ratio in the coarse gate for the input detected data and S / N ratio The coarse gate internal / external determination means and the output from the coarse gate internal / external determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S by the coarse gate depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of tracks.kjUsing the outputs from the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means for calculating (t) and the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means, the target existence expectation region narrower than that of the coarse gate is refined. Calculate the gate, determine the detection data and S / N ratio in the fine gate for the input detection data and S / N ratio in the coarse gate, sampling time, number of detection data, number of wakes Depending on each S / N ratio residual covariance matrix S by the precision gatekjBy including the fine gate inside / outside determination means for calculating (t), the calculation load in each process of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix calculation means, and the precision gate inside / outside determination means Is effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a process flow of the tracking device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing of a tracking device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a process flow of the tracking device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a process flow of a tracking device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a tracking device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of processing of a tracking device according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a conventional tracking device.
FIG. 12 is a diagram for explaining a coordinate system according to conventional observation means.
[Explanation of symbols]
1 observation means, 2 S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means, 3 coarse gate inside / outside determination means, 4 S / N ratio residual covariance matrix calculation means, 5 fine gate inside / outside determination means, 6 data update Means 7 predicting means 8 delay means 12 S / N ratio minimum residual covariance matrix calculating means 13 coarse gate inside / outside determining means 22 S / N ratio minimum residual covariance matrix calculating means 23 coarse gate Inside / outside determination means, 32 observation error covariance matrix maximum value selection means, 33 coarse gate inside / outside determination means, 41 S / N ratio minimum value control means.

Claims (9)

目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、
上記観測手段の出力を入力し、上記S/N比最小値を用いて計算した探知データ数に依存しない現時刻の観測誤差共分散行列Rkmin(t)により、探知データ数に依存しない残差共分散行列Skmin(t)を算出し、算出した残差共分散行列Skmin(t)、並びに入力した探知データ及びS/N比を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、
上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した残差共分散行列Skmin(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、
上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、
上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する精ゲート内外判定手段とを
備えたことを特徴とする追尾装置。
Observation means for outputting detection data detected from an internal sensor and an S / N ratio associated with the detection data, using a minimum S / N ratio value that is a threshold value for detecting a target;
By inputting the output of the observation means and using the observation error covariance matrix R kmin (t) at the current time that does not depend on the number of detection data calculated using the minimum value of the S / N ratio, a residual that does not depend on the number of detection data The covariance matrix S kmin (t) is calculated, and the calculated residual covariance matrix S kmin (t), the input detection data and the S / N ratio are output, and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix is calculated. Means,
Based on the residual covariance matrix S kmin (t) input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means, a rough gate which is a target existence expectation region is calculated, and the input detection data and S / N ratio are calculated. About the detection data and S / N ratio contained in the coarse gate, and the coarse gate inside / outside determination means for outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the coarse gate;
Using the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes, is calculated and calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), and each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting detection data and S / N ratio contained in the input coarse gate;
Using the outputs of the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means, a fine gate which is a target existence expectation region narrower than the coarse gate is calculated, and the detected data and S / N contained in the inputted coarse gate For the ratio, the detection data and S / N ratio contained in the precision gate are determined, and each S / N ratio residual covariance matrix S kj (by the precision gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. a fine gate inside / outside determination means for calculating t) and outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the determined fine gate and each calculated S / N ratio residual covariance matrix S kj (t); A tracking device characterized by comprising:
目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、
上記観測手段の出力と、後述の遅延手段が出力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを入力し、上記S/N比最小値を用いて計算した探知データ数に依存しない現時刻の観測誤差共分散行列Rkmin(t)と、入力した現時刻の予測誤差共分散行列とを用いて、探知データ数に依存しない残差共分散行列Skmin(t)を算出し、算出した残差共分散行列Skmin(t)、並びに入力した探知データ、S/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、
上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した残差共分散行列Skmin(t)及び現時刻の予測ベクトルにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する粗ゲート内外判定手段と、
上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ、粗ゲート内に入っているS/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、
上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する精ゲート内外判定手段と、
上記精ゲート内外判定手段の出力を用いて、現時刻の平滑誤差共分散行列と現時刻の平滑ベクトルを算出して出力するデータ更新手段と、
上記データ更新手段の出力を用いて、現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列と現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルを算出して出力する予測手段と、
上記予測手段の出力を用いて、現時刻の予測誤差共分散行列と現時刻の予測ベクトルを出力する遅延手段とを
備えたことを特徴とする追尾装置。
Observation means for outputting detection data detected from an internal sensor and an S / N ratio associated with the detection data, using a minimum S / N ratio value that is a threshold value for detecting a target;
Input the output of the observation means, the current time prediction error covariance matrix and the current time prediction vector output by the delay means described later, and do not depend on the number of detection data calculated using the S / N ratio minimum value. Using the observation error covariance matrix R kmin (t) at the current time and the input prediction error covariance matrix at the current time, a residual covariance matrix S kmin (t) independent of the number of detected data is calculated. Both the calculated residual covariance matrix S kmin (t) and the input detection data, S / N ratio, current time prediction error covariance matrix and current time prediction vector are output. A dispersion matrix calculating means;
Based on the residual covariance matrix S kmin (t) input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means and the prediction vector at the current time, a rough gate that is a target existence expected region is calculated and input detection For the data and S / N ratio, the detection data and S / N ratio in the coarse gate are determined, and the detected detection data and S / N ratio in the determined coarse gate, and the input current time prediction Coarse gate internal / external determination means for outputting an error covariance matrix and a prediction vector at the current time;
Using the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes, is calculated and calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), input detection data contained in the coarse gate, S / N ratio contained in the coarse gate, prediction error covariance matrix at the current time, and Each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting a prediction vector at the current time;
Using the outputs of the respective S / N ratio residual covariance matrix calculation means, a fine gate that is a target existence expectation region narrower than the coarse gate is calculated, and the detection data and S / N contained in the input coarse gate For the ratio, the detection data and S / N ratio contained in the precision gate are determined, and each S / N ratio residual covariance matrix S kj (by the precision gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. t), and the detected data and S / N ratio included in the determined precision gate, the calculated S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), and the input prediction error at the current time Fine gate inside / outside determination means for outputting a dispersion matrix and a prediction vector at the current time;
Data update means for calculating and outputting a smoothing error covariance matrix at the current time and a smoothing vector at the current time using the output of the precision gate inside / outside determination means,
Prediction means for calculating and outputting a prediction error covariance matrix after one sampling from the current time and a prediction vector after one sampling from the current time, using the output of the data updating means;
A tracking device comprising: a prediction error covariance matrix at the current time and a delay means for outputting a prediction vector at the current time using the output of the prediction means.
精ゲート内外判定手段から出力される各S/N比残差共分散行列Skj(t)の数と、観測手段が出力した探知データ数により、上記観測手段及びS/N比最小値残差共分散行列算出手段が使用しているS/N比最小値の値を変更し、上記観測手段及び上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段に通知するS/N比最小値制御手段とを備え、
上記観測手段及び上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段が、変更されたS/N比最小値を使用して処理を行う
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の追尾装置。
According to the number of each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) output from the precision gate inside / outside determination means and the number of detection data output from the observation means, the observation means and the S / N ratio minimum value residual are determined. S / N ratio minimum value control for changing the value of the S / N ratio minimum value used by the covariance matrix calculating means and notifying the observation means and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means. Means and
The said observation means and the said S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculation means perform a process using the changed S / N ratio minimum value, The claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Tracking device.
目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、
レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、上記観測手段からの出力、及び算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数に依存しない簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を算出し、算出した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)、並びに入力した探知データ及びS/N比を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、
上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)により、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、
上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、
上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する精ゲート内外判定手段とを
備えたことを特徴とする追尾装置。
Observation means for outputting detection data detected from an internal sensor and an S / N ratio associated with the detection data, using a minimum S / N ratio value that is a threshold value for detecting a target;
Select the maximum value component of the observation error covariance matrix components based on the maximum detection distance of the radar, and use the maximum value component of the selected observation error covariance matrix, and do not depend on the sampling time, number of detected data, and number of tracks An observation error covariance matrix R min is calculated, and a simple residual covariance matrix S ′ kmin (t that does not depend on the number of detected data is obtained using the output from the observation means and the calculated observation error covariance matrix R min. ), The calculated simple residual covariance matrix S ′ kmin (t), and the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting the input detection data and S / N ratio;
Based on the simple residual covariance matrix S ′ kmin (t) input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means, a rough gate which is a target existence expected region is calculated, and the input detection data and S For the / N ratio, the detection data and S / N ratio in the coarse gate are determined, and the coarse gate inside / outside determination means for outputting the detected detection data and S / N ratio in the determined coarse gate;
Using the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes, is calculated and calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), and each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting detection data and S / N ratio contained in the input coarse gate;
Using the outputs of the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means, a fine gate which is a target existence expectation region narrower than the coarse gate is calculated, and the detected data and S / N contained in the inputted coarse gate For the ratio, the detection data and S / N ratio contained in the precision gate are determined, and each S / N ratio residual covariance matrix S kj (by the precision gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. a fine gate inside / outside determination means for calculating t) and outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the determined fine gate and each calculated S / N ratio residual covariance matrix S kj (t); A tracking device characterized by comprising:
目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、
レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、上記観測手段からの出力、後述の遅延手段からの現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトル、及び算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数に依存しない簡易な残差共分散行列S’kmin(t)を算出し、算出した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)、並びに入力した探知データ、S/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、
上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した簡易な残差共分散行列S’kmin(t)及び現時刻の予測ベクトルにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する粗ゲート内外判定手段と、
上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ、粗ゲート内に入っているS/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、
上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する精ゲート内外判定手段と、
上記精ゲート内外判定手段の出力を用いて、現時刻の平滑誤差共分散行列と現時刻の平滑ベクトルを算出して出力するデータ更新手段と、
上記データ更新手段の出力を用いて、現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列と現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルを算出して出力する予測手段と、
上記予測手段の出力を用いて、現時刻の予測誤差共分散行列と現時刻の予測ベクトルを出力する遅延手段とを
備えたことを特徴とする追尾装置。
Observation means for outputting detection data detected from an internal sensor and an S / N ratio associated with the detection data, using a minimum S / N ratio value that is a threshold value for detecting a target;
Selects the maximum value component of the observation error covariance matrix component based on the maximum detection distance of the radar, and uses the maximum value component of the selected observation error covariance matrix and does not depend on the sampling time, number of detection data, and number of tracks An observation error covariance matrix R min is calculated, and an output from the observation means, a current time prediction error covariance matrix and a current time prediction vector from a delay means described later, and the calculated observation error covariance matrix R min are used, 'calculates kmin (t), calculated simple residual covariance matrix S' simple residual covariance matrix does not depend on the detection number data S kmin (t), and inputs the detection data, S / An S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting an N ratio, a prediction error covariance matrix at the current time, and a prediction vector at the current time;
From the simple residual covariance matrix S ′ kmin (t) input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means and the current time prediction vector, a rough gate that is a target existence expected region is calculated, With respect to the input detection data and S / N ratio, the detection data and S / N ratio contained in the coarse gate are determined, and the detected detection data and S / N ratio contained in the determined coarse gate and the inputted current data are determined. Coarse gate inside / outside determination means for outputting a time prediction error covariance matrix and a current time prediction vector;
Using the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes, is calculated and calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), input detection data contained in the coarse gate, S / N ratio contained in the coarse gate, prediction error covariance matrix at the current time, and Each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting a prediction vector at the current time;
Using the outputs of the respective S / N ratio residual covariance matrix calculation means, a fine gate that is a target existence expectation region narrower than the coarse gate is calculated, and the detection data and S / N contained in the input coarse gate For the ratio, the detection data and S / N ratio contained in the precision gate are determined, and each S / N ratio residual covariance matrix S kj (by the precision gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. t), and the detected data and S / N ratio included in the determined precision gate, the calculated S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), and the input prediction error at the current time Fine gate inside / outside determination means for outputting a dispersion matrix and a prediction vector at the current time;
Data update means for calculating and outputting a smoothing error covariance matrix at the current time and a smoothing vector at the current time using the output of the precision gate inside / outside determination means,
Prediction means for calculating and outputting a prediction error covariance matrix after one sampling from the current time and a prediction vector after one sampling from the current time, using the output of the data updating means;
A tracking device comprising: a prediction error covariance matrix at the current time and a delay means for outputting a prediction vector at the current time using the output of the prediction means.
目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、
レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、上記観測手段からの出力、及び算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を算出し、算出した残差共分散行列Ek 、並びに入力した探知データ及びS/N比を出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、
上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した残差共分散行列Ekにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、
上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、
上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する精ゲート内外判定手段とを
備えたことを特徴とする追尾装置。
Observation means for outputting detection data detected from an internal sensor and an S / N ratio associated with the detection data, using a minimum S / N ratio value that is a threshold value for detecting a target;
Selects the maximum value component of the observation error covariance matrix component based on the maximum detection distance of the radar, and uses the maximum value component of the selected observation error covariance matrix and does not depend on the sampling time, number of detection data, and number of tracks calculating the observation error covariance matrix R min, output from said observation means, and using the calculated observation error covariance matrix R min, calculated detection data number, the residual covariance matrix E k does not depend on the number of track A S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means for outputting the calculated residual covariance matrix E k and the input detection data and S / N ratio;
Based on the residual covariance matrix E k input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means, a rough gate which is a target existence expectation region is calculated, and the input detection data and S / N ratio are roughly calculated. Coarse gate inside / outside determination means for determining detection data and S / N ratio in the gate and outputting the detected detection data and S / N ratio in the determined coarse gate;
Using the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes, is calculated and calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), and each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting detection data and S / N ratio contained in the input coarse gate;
Using the outputs of the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means, a fine gate which is a target existence expectation region narrower than the coarse gate is calculated, and the detected data and S / N contained in the inputted coarse gate For the ratio, the detection data and S / N ratio contained in the precision gate are determined, and each S / N ratio residual covariance matrix S kj (by the precision gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. a fine gate inside / outside determination means for calculating t) and outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the determined fine gate and each calculated S / N ratio residual covariance matrix S kj (t); A tracking device characterized by comprising:
目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、
レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない観測誤差共分散行列Rmin を算出し、上記観測手段からの出力、後述の遅延手段からの現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトル、並びに算出した観測誤差共分散行列Rmin を用いて、探知データ数、航跡数に依存しない残差共分散行列Ek を算出し、算出した残差共分散行列Ek 、並びに入力した探知データ、S/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力するS/N比最小値残差共分散行列算出手段と、
上記S/N比最小値残差共分散行列算出手段から入力した残差共分散行列Ek 及び現時刻の予測ベクトルにより、目標存在期待領域である粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する粗ゲート内外判定手段と、
上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ、粗ゲート内に入っているS/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、
上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する精ゲート内外判定手段と、
上記精ゲート内外判定手段の出力を用いて、現時刻の平滑誤差共分散行列と現時刻の平滑ベクトルを算出して出力するデータ更新手段と、
上記データ更新手段の出力を用いて、現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列と現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルを算出して出力する予測手段と、
上記予測手段の出力を用いて、現時刻の予測誤差共分散行列と現時刻の予測ベクトルを出力する遅延手段とを
備えたことを特徴とする追尾装置。
Observation means for outputting detection data detected from an internal sensor and an S / N ratio associated with the detection data, using a minimum S / N ratio value that is a threshold value for detecting a target;
Select the maximum value component of the observation error covariance matrix components based on the maximum detection distance of the radar, and use the maximum value component of the selected observation error covariance matrix, and do not depend on the sampling time, number of detected data, and number of tracks An observation error covariance matrix R min is calculated, and an output from the observation means, a current time prediction error covariance matrix and a current time prediction vector from a delay means described later, and the calculated observation error covariance matrix R min are The residual covariance matrix E k that does not depend on the number of detection data and the number of wakes is calculated, the calculated residual covariance matrix E k , the input detection data, the S / N ratio, and the prediction error of the current time. S / N ratio minimum residual covariance matrix calculating means for outputting a variance matrix and a prediction vector at the current time;
Based on the residual covariance matrix E k input from the S / N ratio minimum value residual covariance matrix calculating means and the prediction vector at the current time, a rough gate which is a target existence expected region is calculated, and the input detection data and S The detection data and S / N ratio in the coarse gate are determined for the / N ratio, the detected data and S / N ratio in the determined coarse gate, and the input prediction error covariance at the current time Coarse gate inside / outside determination means for outputting a matrix and a prediction vector at the current time;
Using the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes, is calculated and calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), input detection data contained in the coarse gate, S / N ratio contained in the coarse gate, prediction error covariance matrix at the current time, and Each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting a prediction vector at the current time;
Using the outputs of the respective S / N ratio residual covariance matrix calculation means, a fine gate that is a target existence expectation region narrower than the coarse gate is calculated, and the detection data and S / N contained in the input coarse gate For the ratio, the detection data and S / N ratio contained in the precision gate are determined, and each S / N ratio residual covariance matrix S kj (by the precision gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. t), and the detected data and S / N ratio included in the determined precision gate, the calculated S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), and the input prediction error at the current time Fine gate inside / outside determination means for outputting a dispersion matrix and a prediction vector at the current time;
Data update means for calculating and outputting a smoothing error covariance matrix at the current time and a smoothing vector at the current time using the output of the precision gate inside / outside determination means,
Prediction means for calculating and outputting a prediction error covariance matrix after one sampling from the current time and a prediction vector after one sampling from the current time, using the output of the data updating means;
A tracking device comprising: a prediction error covariance matrix at the current time and a delay means for outputting a prediction vector at the current time using the output of the prediction means.
目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、
レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分、及び上記観測手段から入力した探知データ及びS/N比を出力する観測誤差共分散行列最大値選択手段と、
上記観測誤差共分散行列最大値選択手段の出力を用いて、固定のサンプリング間隔Tint により、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する粗ゲート内外判定手段と、
上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、
上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)を出力する精ゲート内外判定手段とを
備えたことを特徴とする追尾装置。
Observation means for outputting detection data detected from an internal sensor and an S / N ratio associated with the detection data, using a minimum S / N ratio value that is a threshold value for detecting a target;
The maximum value component of the observation error covariance matrix component is selected based on the maximum detection distance of the radar, and the maximum value component of the selected observation error covariance matrix, the detection data and the S / N ratio input from the observation means are selected. An output observation error covariance matrix maximum value selection means;
By using the output of the observation error covariance matrix maximum value selection means, a coarse gate having a radius radius 0 that does not depend on the sampling time, the number of detection data, and the number of wakes is calculated at a fixed sampling interval T int. About the S / N ratio, the detection data and the S / N ratio that are included in the coarse gate are determined, and the coarse gate inside / outside determination means that outputs the detected detection data and the S / N ratio that are included in the determined coarse gate;
Using the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes, is calculated and calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), and each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting detection data and S / N ratio contained in the input coarse gate;
Using the outputs of the respective S / N ratio residual covariance matrix calculating means, a fine gate which is a target existence expectation region narrower than the coarse gate is calculated, and the detected data and S / N contained in the inputted coarse gate For the ratio, the detection data and S / N ratio contained in the precision gate are determined, and each S / N ratio residual covariance matrix S kj (by the precision gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. a fine gate inside / outside determination means for calculating t) and outputting the detected detection data and S / N ratio contained in the determined fine gate and each calculated S / N ratio residual covariance matrix S kj (t); A tracking device characterized by comprising:
目標を探知するためのしきい値であるS/N比最小値を用いて、内部に備えているセンサから探知した探知データ及び探知データに付随するS/N比を出力する観測手段と、
レーダの最大探知距離に基づき観測誤差共分散行列成分の内の最大値成分を選択し、選択した観測誤差共分散行列の最大値成分、上記観測手段から入力した探知データ及びS/N比、並びに後述の遅延手段からの現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する観測誤差共分散行列最大値選択手段と、上記観測誤差共分散行列最大値選択手段の出力を用いて、固定のサンプリング間隔Tint により、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存しない半径radius0の粗ゲートを算出し、入力した探知データ及びS/N比について、粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、判定した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する粗ゲート内外判定手段と、
上記粗ゲート内外判定手段の出力を用いて、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、粗ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出して、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した粗ゲート内に入っている探知データ、粗ゲート内に入っているS/N比、現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する各S/N比残差共分散行列算出手段と、
上記各S/N比残差共分散行列算出手段の出力を用いて、粗ゲートより狭い目標存在期待領域である精ゲートを算出し、入力した粗ゲート内に入っている探知データ及びS/N比について、精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比を判定し、サンプリング時刻、探知データ数、航跡数に依存する、精ゲートによる各S/N比残差共分散行列Skj(t)を算出し、判定した精ゲート内に入っている探知データ及びS/N比、算出した各S/N比残差共分散行列Skj(t)、並びに入力した現時刻の予測誤差共分散行列及び現時刻の予測ベクトルを出力する精ゲート内外判定手段と、
上記精ゲート内外判定手段の出力を用いて、現時刻の平滑誤差共分散行列と現時刻の平滑ベクトルを算出して出力するデータ更新手段と、
上記データ更新手段の出力を用いて、現時刻より1サンプリング後の予測誤差共分散行列と現時刻より1サンプリング後の予測ベクトルを算出して出力する予測手段と、
上記予測手段の出力を用いて、現時刻の予測誤差共分散行列と現時刻の予測ベクトルを出力する遅延手段とを
備えたことを特徴とする追尾装置。
Observation means for outputting detection data detected from an internal sensor and an S / N ratio associated with the detection data, using a minimum S / N ratio value that is a threshold value for detecting a target;
The maximum value component of the observation error covariance matrix component is selected based on the maximum detection distance of the radar, the maximum value component of the selected observation error covariance matrix, detection data and S / N ratio input from the observation means, and Using the output of the observation error covariance matrix maximum value selection means for outputting the prediction error covariance matrix of the current time and the prediction vector of the current time from the delay means described later, and the output of the observation error covariance matrix maximum value selection means, By using a fixed sampling interval T int , a coarse gate with a radius radius 0 that does not depend on the sampling time, the number of detected data, and the number of tracks is calculated, and the detected data and the S / N ratio input to the detected data contained in the coarse gate and The S / N ratio is determined, the detected data and S / N ratio contained in the determined coarse gate, the input current time prediction error covariance matrix and the current time prediction vector. A rough gate inside / outside determination means for outputting a kuttle,
Using the output of the coarse gate inside / outside determination means, each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t) by the coarse gate, which depends on the sampling time, the number of detected data, and the number of wakes, is calculated and calculated. Each S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), input detection data contained in the coarse gate, S / N ratio contained in the coarse gate, prediction error covariance matrix at the current time, and Each S / N ratio residual covariance matrix calculating means for outputting a prediction vector at the current time;
Using the outputs of the respective S / N ratio residual covariance matrix calculation means, a fine gate that is a target existence expectation region narrower than the coarse gate is calculated, and the detection data and S / N contained in the input coarse gate For the ratio, the detection data and S / N ratio contained in the precision gate are determined, and each S / N ratio residual covariance matrix S kj (by the precision gate depends on the sampling time, the number of detection data, and the number of tracks. t), and the detected data and S / N ratio included in the determined precision gate, the calculated S / N ratio residual covariance matrix S kj (t), and the input prediction error at the current time Fine gate inside / outside determination means for outputting a dispersion matrix and a prediction vector at the current time;
Data update means for calculating and outputting a smoothing error covariance matrix at the current time and a smoothing vector at the current time using the output of the precision gate inside / outside determination means,
Prediction means for calculating and outputting a prediction error covariance matrix after one sampling from the current time and a prediction vector after one sampling from the current time, using the output of the data updating means;
A tracking device comprising: a prediction error covariance matrix at the current time and a delay means for outputting a prediction vector at the current time using the output of the prediction means.
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