JP6041547B2 - 追尾装置 - Google Patents

Description

本発明は、ある時点での位置および速度が既知である無誘導の目標を、ある時点から一定時間経過した後にレーダセンサによって観測、追尾した結果を用いて、観測終了後の無誘導の目標の未来位置を予測する追尾装置に関する。

従来のこの種の追尾装置としては、次のような動作を行うものがある（例えば、下記非特許文献１参照）。
図８は、従来技術における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
この図８における追尾装置は、空気抵抗等の環境要因を複数（例えば、ｎ通り）仮定した運動モデルに基づく追尾処理部２０１−１〜２０１−ｎを有し、目標観測装置１０１より無誘導の目標の観測値を追尾処理部２０１−１〜２０１−ｎへ入力し、ｎ個の追尾処理部において追尾処理を行う。

次に、信頼度算出部３０１において、ｎ通りの追尾処理出力に基づき、前記ｎ通りの運動モデルのそれぞれに対する信頼度を算出する。
そして、観測が終了した時点で、信頼度が最も高い運動モデルを選択し、選択された運動モデルに基づいて、軌道予測部４０１において、無誘導の目標の位置および速度を算出することによって、無誘導の目標の観測終了後の未来位置の予測を行っている。

このような従来技術では、複数の追尾処理部による追尾処理出力に基づき、最も信頼度の高い運動モデルを選択することにより、無誘導の目標の実際の運動との誤差が最も小さい運動モデルを用いて、無誘導の目標の未来位置を予測することを意図している。

Ｒａｖｉｎｄｒａ， Ｂａｒ−Ｓｈａｌｏｍ， Ｗｉｌｌｅｔ，"Ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｍｐａｃｔ Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，" ＩＥＥＥ， Ｔｒａｎｓ．， ＡＥＳ， Ｖｏｌ． ４６， Ｎｏ．４， ｐｐ．２００４−２０２１， Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１０．

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
このような従来技術では、観測終了後の無誘導の目標の軌道の予測に、前記ｎ通りの運動モデルの中で、最も信頼度の高い運動モデルを用いる。
運動モデルは、未知の運動を仮定するものであるため、実際の運動を運動モデルによって厳密に定義することは、実質的に不可能である。
このため、従来技術では、前記信頼度の最も高い運動モデルが、無誘導の目標の実際の運動と一致しない場合には、予測精度が不十分になるという課題がある。

また、レーダセンサで観測できる時間が短い場合には、各追尾処理部による最終出力の収束状態が不十分となる。
このため、従来技術では、未来位置を予測する際に用いる位置、速度等に関する初期状態の精度が悪くなり、予測精度が悪くなるという課題もある。

ここで、前記課題への対策を施した、従来技術に基づく理想形の一例として、図９のような構成による追尾装置も考えられる。
図９の追尾装置は、複数（例えば、ｍ通り）の追尾初期条件候補５００−１〜５００−ｍを仮定した上で、複数（例えば、ｎ通り）の運動モデルに基づく追尾処理部２０１−１〜２０１−ｎを設け、追尾初期条件と追尾処理部を総当りに組み合わせて追尾処理を行う。
そして、総当りの組み合わせによる追尾処理出力の信頼度を計算し、観測が終了した時点で信頼度が最も高い組み合わせに基づいて、無誘導の目標の観測終了後の未来位置を予測する。

追尾装置を図９のように構成し、さらに、無限個の追尾初期条件と、無限個の運動モデルを仮定して、最も信頼度の高い組み合わせを探索することにより、目標の実際の運動に合致する追尾初期条件と運動モデルの組み合わせが存在する可能性がある。

しかし、無限個の追尾初期条件と無限個の運動モデルを仮定することは、処理の負荷や複雑さの面で、非実用的であるという課題がある。
また、特にレーダセンサで観測できる時間が短い場合には、追尾処理部で推定する要素のうち、空気抵抗等の環境要因を推定することが困難であるという課題もある。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、レーダセンサで観測できる時間が短い場合においても、処理負荷を大きくすることなく、観測終了後の無誘導の目標の未来位置を高精度に予測する追尾装置を得ることを目的とする。

本発明の追尾装置は、ある時点での位置および速度が既知である無誘導の目標に関して、既知の標準的な条件を想定した微分方程式に基づいて算出した標準軌道と、レーダセンサによって得られる観測値との差を求めるとともに、標準軌道と、無誘導の目標の真の軌道との差が、標準軌道に対する軌道修正量推定値になることに基づき、微分方程式を用いて軌道修正量推定値の状態遷移を表す状態遷移行列を求め、状態遷移行列を用いて予測処理を行い、予測処理の結果を予測値とし、標準軌道と観測値との差を観測値の残差として平滑処理を行い、軌道修正量推定値を生成する追尾処理を行う軌道修正量推定部と、軌道修正量推定部によって生成された軌道修正量推定値に、状態遷移行列を乗算し、レーダセンサによる観測が終了した後の軌道修正量予測値を生成し、該軌道修正量予測値を標準軌道に加算することによって該標準軌道を修正し、レーダセンサによる観測が終了した後の無誘導の目標の未来位置および速度を予測する軌道予測部とを備えたものである。

本発明によれば、レーダセンサで観測できる時間が短い状況においても、処理負荷を大きくすることなく、観測終了後の無誘導の目標の未来位置を高精度に予測する追尾装置を得ることができる効果がある。

本発明の実施の形態１による追尾装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１による追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１から実施の形態３による追尾装置によって実現される効果を示す概念図である。 本発明の実施の形態２による追尾装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２による追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３による追尾装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３による追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。 従来の追尾装置の構成を示すブロック図である。 従来の追尾装置の理想形の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の追尾装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
また、図２は、本発明の実施の形態１による追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。

図１に示す本発明の実施の形態１の追尾装置は、目標観測装置１０１、標準軌道算出部６０１、軌道修正量推定部７００、軌道予測部８００を備えている。
また、軌道修正量推定部７００は、内部に位置差算出部７０１、軌道修正量追尾処理部７０２を備えている。
さらに、軌道予測部８００は、内部に軌道修正量予測部８０１、標準軌道修正部８０２を備えている。

図２に示すフローチャートにおける各動作ステップとして付されている番号は、どの構成要素による処理かを明確にするために、図１の各構成要素の番号と一致させて示している。

次に動作について説明する。
標準軌道算出部６０１は、無誘導の目標のある時点において、既知の位置、速度、および標準的な条件に基づいて、無誘導の目標の標準軌道を、位置および速度に関するデータとして算出する。

具体的には、標準軌道算出部６０１は、無誘導の目標のある時点ｔ₀において、既知の位置、速度と、運動に関する標準的な条件を想定した微分方程式を満たす関数ｆ（ｘ）を用い、時刻ｔ_kにおける無誘導の目標の標準的な位置および速度ｘ_S,kを、式（１）のように算出する。

式（１）における関数ｆ（ｘ）としては、例えば、式（２）のような形の微分方程式を満たすものを使用する。

式（２）において、ｇは重力加速度である。
また、αは空気抵抗に関わる成分である。
なお、関数ｆ（ｘ）が満たす微分方程式は、式（２）の形に限定されるものではない。

そして、標準軌道算出部６０１は、標準軌道のうち、位置に関するデータを位置差算出部７０１に出力し、位置および速度に関するデータを、標準軌道修正部８０２に出力する（ステップＳＴ６０１）。

目標観測装置１０１は、アンテナ・受信系（図示せず）より入力される受信信号に対して、公知の方法により信号処理を行う。
具体的には、目標観測装置１０１は、時刻ｔ_kにおいて、信号処理の結果として、無誘導の目標の観測値ｚ_kを生成する。

そして、目標観測装置１０１は、信号処理の結果である観測値を、位置差算出部７０１に出力する（ステップＳＴ１０１）。

位置差算出部７０１は、目標観測装置１０１より入力した時刻ｔ_kにおける観測値と、標準軌道算出部６０１より入力した標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差を計算する。

具体的には、位置差算出部７０１は、式（３）のようにして、時刻ｔ_kにおける観測値と標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kを算出する。

そして、位置差算出部７０１は、時刻ｔ_kにおける観測値と標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kを、軌道修正量追尾処理部７０２に出力する（ステップＳＴ７０１）。

軌道修正量追尾処理部７０２は、本来は式（２）の微分方程式におけるαのずれである空気抵抗等の不一致を標準軌道からのずれと見なし、式（４）のように定義した標準軌道に対する軌道修正量の状態ベクトルｙを用いて、位置差算出部７０１より入力した時刻ｔ_kにおける観測値と標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kに対して、追尾処理を行う。

具体的には、軌道修正量追尾処理部７０２は、まず、時刻ｔ_k-1における軌道修正量推定値ｙ（ハット）_k-1|k-1および平滑誤差共分散行列Ｐ_k-1|k-1に基づき、式（５）のように予測処理を行う。

また、Ｑ_k-1は駆動雑音ベクトルの共分散行列である。

次に、軌道修正量追尾処理部７０２は、時刻ｔ_kにおける観測値と標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kと、式（５）の予測処理の結果に基づき、式（７）のように平滑処理を行い、軌道修正量推定値ｙ（ハット）_k|kを生成する（ステップＳＴ７０２−１）。

式（７）のＲ_kは、観測雑音共分散行列である。

軌道修正量追尾処理部７０２は、レーダセンサによる観測が行われ、観測値が得られている間、前記式（５）および式（７）による追尾処理を行う（ステップＳＴ７０２−２のＮｏの側のフロー）。

レーダセンサによる観測が終了した時点ｔ_kにおいて、軌道修正量追尾処理部７０２は、時刻ｔ_jにおける軌道修正量推定値ｙ（ハット）_k|kを、軌道修正量予測部８０１に出力する（ステップＳＴ７０２−２のＹｅｓの側のフロー）。

軌道修正量予測部８０１は、レーダセンサによる観測が終了した後の軌道修正量を予測する。
具体的には、軌道修正量予測部８０１は、軌道修正量追尾処理部７０２から入力された時刻ｔ_kにおける軌道修正量推定値ｙ（ハット）_k|kを軌道修正量予測値ｙ_P,jの初期値として、式（８）のように時刻毎の軌道修正量予測値ｙ_P,jを算出する。

そして、軌道修正量予測部８０１は、式（８）のようにして算出した時刻毎の軌道修正量予測値ｙ_P,jを、標準軌道修正部８０２に出力する（ステップＳＴ８０１）。

標準軌道修正部８０２は、軌道修正量予測部８０１より入力された軌道修正量予測値を、標準軌道算出部６０１より入力された標準軌道の位置および速度に加算し、無誘導の目標の未来位置および速度を算出する。
具体的には、式（９）のように、標準軌道の位置および速度ｘ_s,iに軌道修正量予測値ｙ_P,iを加算することにより、無誘導の目標の未来位置および速度ｘ_P,iを算出する。

そして、標準軌道修正部８０２は、無誘導の目標の未来位置および速度ｘ_P,iを表示装置（図示せず）に出力する（ステップＳＴ８０２）。

以上のように、実施の形態１によれば、レーダセンサによる観測値と標準軌道の差に基づいて、標準軌道に対する軌道修正量を推定、および予測し、予測によって算出した軌道修正量予測値を標準軌道の位置および速度に加算することで、無誘導の目標の未来位置を予測している。

この結果、空気抵抗等の不一致により、レーダセンサによる観測が終了した後の目標の未来位置予測に用いる初期状態と、標準軌道が一致しない状況においても、図３のように、軌道修正量予測値を標準軌道に加算することによって、標準軌道と真の軌道の差異が縮小される。
このため、レーダセンサで観測できる時間が短い状況においても、処理負荷を大きくすることなく、レーダセンサによる観測が観測終了した後に、無誘導の目標の軌道を高精度に予測することが可能となる。

また、空気抵抗の不一致だけでなく、例えば、揚力、風等の他の外力の影響によって、目標の未来位置予測に用いる初期状態と、標準軌道が一致しない状況における目標の未来位置予測にも対応可能である。これは、以降の実施の形態でも同様である。
さらに、考慮する外力の種類が多いほど、従来技術によって予測した未来位置は、真の未来位置に近くなるが、パラメータ探索範囲が広くなる。
これに対して、実施の形態１で考慮している外力は重力のみであるが、重力以外の外力を観測値と標準軌道の差分に集約して、予測した未来位置を真の未来位置に近づけることが可能である。これは、以降の実施の形態でも同様である。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２による追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
また、図５は、本発明の実施の形態２による追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。

図４に示す本発明の実施の形態２の追尾装置は、実施の形態１における追尾装置の構成要素に加えて、軌道修正量推定部７００内に空気抵抗修正量追尾処理部７０３を備えている。
また、標準軌道算出部６０１ａ、軌道修正量予測部８０１ａ、および標準軌道修正部８０２ａは、実施の形態１における標準軌道算出部６０１、軌道修正量予測部８０１、および標準軌道修正部８０２に、新たな機能を加えている。

また、図５に示すフローチャートにおける各動作ステップとして付されている番号は、どの構成要素による処理かを明確にするために、図４の各構成要素の番号と一致させて示している。

次に動作について説明する。
標準軌道算出部６０１ａは、無誘導の目標のある時点において、既知の位置、速度、空気抵抗、および標準的な条件に基づいて、無誘導の目標の標準軌道を、位置、速度および空気抵抗に関するデータとして算出する。
具体的には、標準軌道算出部６０１ａは、無誘導の目標のある時点ｔ₀において既知の位置、速度および空気抵抗と、運動に関する標準的な条件を想定した微分方程式を満たす関数ｆ₂（ｘ）を用い、時刻ｔ_kにおける無誘導の目標の標準的な位置、速度および空気抵抗ｘ_2,S,kを、式（１０）のように算出する。

式（１０）における関数ｆ₂（ｘ）としては、例えば、式（１１）のような形の微分方程式を満たすものを使用する。

なお、関数ｆ₂（ｘ）が満たす微分方程式は、式（１１）の形に限定されるものではない。
目標観測装置１０１は、実施の形態１における目標観測装置１０１と同一の機能を有し、時刻ｔ_kにおいて、信号処理の結果として観測値ｚ_kを生成する。

そして、目標観測装置１０１は、信号処理の結果である観測値を、位置差算出部７０１に出力する（ステップＳＴ１０１）。

位置差算出部７０１は、実施の形態１における位置差算出部７０１と同一の機能を有し、目標観測装置１０１より入力した時刻ｔ_kにおける観測値と、標準軌道算出部６０１ａより入力した標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kを、前記式（３）のようにして計算する。

そして、位置差算出部７０１は、時刻ｔ_kにおける観測値と標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kを、軌道修正量追尾処理部７０２と空気抵抗修正量追尾処理部７０３に出力する（ステップＳＴ７０１）。

軌道修正量追尾処理部７０２は、実施の形態１における軌道修正量追尾処理部７０２と同一の機能を有し、前記式（４）のように定義した標準軌道に対する軌道修正量の状態ベクトルｙを用いて、位置差算出部７０１より入力した時刻ｔ_kにおける観測値と標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kに対して、前記式（５）および式（７）による追尾処理を行い、軌道修正量推定値ｙ（ハット）_k|kを生成する（ステップＳＴ７０２−１）。

軌道修正量追尾処理部７０２は、レーダセンサによる観測が行われ、観測値が得られている間、前記式（５）および式（７）による追尾処理を行う（ステップＳＴ７０２−２のＮｏの側のフロー）。

レーダセンサによる観測が終了した時点ｔ_kにおいて、軌道修正量追尾処理部７０２は、時刻ｔ_jにおける軌道修正量推定値ｙ（ハット）_k|kを軌道修正量予測部８０１ａに出力する（ステップＳＴ７０２−２のＹｅｓの側のフロー）。

空気抵抗修正量追尾処理部７０３は、標準軌道に対する空気抵抗修正量ｃを用いて、位置差算出部７０１より入力した時刻ｔ_kにおける観測値と標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kに対して、追尾処理を行う。

具体的には、空気抵抗修正量追尾処理部７０３は、まず、時刻ｔ_k-1における空気抵抗修正量推定値ｃ（ハット）_k-1|k-1および平滑誤差分散ｐ_k-1|k-1に基づき、式（１２）のように予測処理を行う。

式（１２）において、φ_k-1は、関数ｆ₂（ｘ）を考慮した状態遷移行列である。
具体的には、φ_k-1は、無誘導の目標の真の軌道ｘ_T,2、標準軌道ｘ_S,2、関数ｆ₂（ｘ）および空気抵抗修正量ｃに対して、式（１３）を満たす関数Ｇ（ｃ）を考慮した状態遷移行列である。

また、ｑ_k-1は駆動雑音の分散である。

次に、空気抵抗修正量追尾処理部７０３は、時刻ｔ_kにおける観測値と標準軌道の時刻ｔ_kにおける位置との差ｕ_kと、式（１２）の予測処理の結果に基づき、式（１４）のように平滑処理を行い、空気抵抗修正量推定値ｃ（ハット）_k|kを生成する（ステップＳＴ７０３−１）。

空気抵抗修正量追尾処理部７０３は、レーダセンサによる観測が行われ、観測値が得られている間、前記式（５）および式（７）による追尾処理を行う（ステップＳＴ７０３−２のＮｏの側のフロー）。

レーダセンサによる観測が終了した時点ｔ_kにおいて、空気抵抗修正量追尾処理部７０３は、時刻ｔ_jにおける空気抵抗修正量推定値ｃ（ハット）_k|kを、軌道修正量予測部８０１ａに出力する（ステップＳＴ７０３−２のＹｅｓの側のフロー）。

軌道修正量予測部８０１ａは、レーダセンサによる観測が終了した後の軌道修正量を予測する。
具体的には、軌道修正量予測部８０１ａは、軌道修正量追尾処理部７０２から入力された時刻ｔ_kにおける軌道修正量推定値ｙ（ハット）_k|kおよび空気抵抗修正量追尾処理部７０３から入力された時刻ｔ_kにおける空気抵抗修正量推定値ｃ（ハット）_k|kを軌道空気抵抗修正量予測値ｙ_2,P,jの初期値として、式（１５）のように時刻毎の軌道空気抵抗修正量予測値ｙ_P,2,jを算出する。

そして、軌道修正量予測部８０１ａは、算出した時刻毎の軌道空気抵抗修正量予測値ｙ_2,P,jを、標準軌道修正部８０２ａに出力する（ステップＳＴ８０１ａ）。

標準軌道修正部８０２ａは、軌道修正量予測部８０１ａより入力された軌道空気抵抗修正量予測値を標準軌道の位置、速度および空気抵抗に加算し、無誘導の目標の未来位置、速度および空気抵抗を算出する。
具体的には、式（１７）のように、標準軌道の位置、速度および空気抵抗ｘ_2,s,iに軌道空気抵抗修正量予測値ｙ_2,P,iを加算することにより、無誘導の目標の未来位置、速度および空気抵抗ｘ_2,P,iを算出する。

そして、標準軌道修正部８０２ａは、無誘導の目標の未来位置、速度および空気抵抗ｘ_2,P,iを表示装置（図示せず）に出力する（ステップＳＴ８０２ａ）。

以上のように、実施の形態２によれば、レーダセンサによる観測値と標準軌道の差に基づいて、標準軌道に対する軌道修正量と空気抵抗修正量を推定、および予測し、予測によって算出した軌道空気抵抗修正量予測値を標準軌道の位置、速度および空気抵抗に加算することで、無誘導の目標の未来位置を予測している。

この結果、空気抵抗等の不一致により、レーダセンサによる観測が終了した後の目標の未来位置予測に用いる初期状態と、標準軌道が一致しない状況においても、図３のように、軌道空気抵抗修正量予測値を標準軌道に加算することによって、標準軌道と真の軌道の差異がさらに縮小される。
このため、レーダセンサで観測できる時間が短い状況においても、処理負荷を大きくすることなく、レーダセンサによる観測が観測終了した後に、無誘導の目標の軌道をさらに高精度に予測することが可能となる。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３による追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
また、図７は、本発明の実施の形態３による追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。

図６に示す本発明の実施の形態３の追尾装置は、実施の形態１における追尾装置の構成要素に加えて、標準軌道メモリ６０２を備えたものである。
また、標準軌道修正部８０２ｂから標準軌道メモリ６０２への出力が加わっている。

なお、図６に示す本発明の実施の形態３の追尾装置は、実施の形態１における追尾装置の構成要素に標準軌道メモリ６０２を加えたものであるが、実施の形態２における追尾装置の構成要素に標準軌道メモリ６０２を加えて構成しても良い。

次に動作について説明する。
以下では、実施の形態１における追尾装置の構成要素に標準軌道メモリ６０２を加えた構成として、各構成要素の機能を説明する。
標準軌道算出部６０１は、実施の形態１における標準軌道算出部６０１と同様の機能を有し、無誘導の目標のある時点において既知の位置、速度、および標準的な条件に基づいて、無誘導の目標の標準軌道を、位置および速度に関するデータｘ_S,kとして算出する。

そして、標準軌道算出部６０１は、標準軌道のデータｘ_S,kを、標準軌道メモリ６０２に出力する（ステップＳＴ６０１）。

標準軌道メモリ６０２は、標準軌道算出部６０１から入力された標準軌道のデータｘ_S,kを記憶する。

また、標準軌道メモリ６０２は、時刻ｔ_kにおいて、標準軌道の位置および速度を位置差算出部７０１へ出力する（ステップＳＴ６０２）。

位置差算出部７０１は、２つの入力元の一方が標準軌道メモリ６０２に変更されている以外、実施の形態１における位置差算出部７０１と同様の機能を有している（ステップＳＴ７０１）。

軌道修正量追尾処理部７０２は、実施の形態１における軌道修正量追尾処理部７０２と同様の機能を有している（ステップＳＴ７０２）。

軌道修正量予測部８０１は、実施の形態１における軌道修正量予測部８０１と同様の機能を有している（ステップＳＴ８０１）。

標準軌道修正部８０２ｂは、実施の形態１における標準軌道修正部８０２と同様に、軌道修正量予測部８０１より入力された軌道修正量予測値を標準軌道の位置および速度に加算し、無誘導の目標の未来位置および速度ｘ_P,iを算出する。

そして、標準軌道修正部８０２ｂは、無誘導の目標の未来位置および速度ｘ_P,iを、標準軌道メモリ６０２に出力して、標準軌道メモリ６０２に記憶されている標準軌道データを更新する。
このように、標準軌道メモリ６０２において更新された標準軌道データを、新たな標準軌道の位置および速度として用いる。

また、標準軌道修正部８０２ｂは、無誘導の目標の未来位置および速度ｘ_P,iを、表示装置（図示せず）に出力する（ステップＳＴ８０２ｂ）。

以上のように、実施の形態３によれば、レーダセンサによる観測値と標準軌道の差に基づいて、標準軌道に対する軌道修正量を推定、および予測し、予測によって算出した軌道修正量予測値を標準軌道の位置および速度に加算することで得られた目標の位置および速度を新たな標準軌道としている。

また、実施の形態３において、複数の無誘導の目標が連続して、ほぼ同条件で運動する場合を想定すれば、１番目の目標に関して図６の標準軌道修正部８０２ｂにて得られた修正量を初期の標準軌道に加算することで、標準軌道メモリ６０２内の標準軌道が図３の破線から実線のように修正される。
これにより、２番目の目標に対する観測、未来位置予測を行う際の標準軌道が、より真の軌道に近くなる。
この結果、ある無誘導の目標を観測した後に、無誘導の目標とほぼ同様の軌道で別の無誘導の目標を観測し、かつ空気抵抗等の不一致により、レーダセンサによる観測が終了した後の目標の未来位置予測に用いる初期状態と、標準軌道が一致しない状況において、図３のように、軌道修正量予測値を標準軌道に加算して得られた位置および速度を新たな標準軌道とすることによって、２番目以降の無誘導の目標に対する標準軌道と真の軌道の差異が縮小される。
このため、レーダセンサで観測できる時間が短い状況においても、処理負荷を大きくすることなく、レーダセンサによる観測が観測終了した後に、２番目以降の無誘導の目標の軌道を高精度に予測することが可能となる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１０１ 目標観測装置、６０１，６０１ａ 標準軌道算出部、６０２ 標準軌道メモリ、７００ 軌道修正量推定部、７０１ 位置差算出部、７０２ 軌道修正量追尾処理部、７０３ 空気抵抗修正量追尾処理部、８００ 軌道予測部、８０１，８０１ａ 軌道修正量予測部、８０２，８０２ａ，８０２ｂ、標準軌道修正部。

Claims (4)

1. ある時点での位置および速度が既知である無誘導の目標に関して、既知の標準的な条件を想定した微分方程式に基づいて算出した標準軌道と、レーダセンサによって得られる観測値との差を求めるとともに、前記標準軌道と、前記無誘導の目標の真の軌道との差が、前記標準軌道に対する軌道修正量推定値になることに基づき、前記微分方程式を用いて前記軌道修正量推定値の状態遷移を表す状態遷移行列を求め、前記状態遷移行列を用いて予測処理を行い、前記予測処理の結果を予測値とし、前記標準軌道と前記観測値との差を観測値の残差として平滑処理を行い、前記軌道修正量推定値を生成する追尾処理を行う軌道修正量推定部と、
   前記軌道修正量推定部によって生成された前記軌道修正量推定値に、前記状態遷移行列を乗算し、前記レーダセンサによる観測が終了した後の軌道修正量予測値を生成し、該軌道修正量予測値を前記標準軌道に加算することによって該標準軌道を修正し、前記レーダセンサによる観測が終了した後の前記無誘導の目標の未来位置および速度を予測する軌道予測部とを備えた追尾装置。
2. 前記軌道予測部により予測された前記無誘導の目標の未来位置および速度によって、前記標準軌道を更新し、該更新された軌道を新たな標準軌道として使用することを特徴とする請求項１記載の追尾装置。
3. ある時点での位置、速度および空気抵抗が既知である無誘導の目標に関して、既知の標準的な条件を想定した微分方程式に基づいて算出した標準軌道と、レーダセンサによって得られる観測値との差を求めるとともに、前記標準軌道と、前記無誘導の目標の真の軌道との差が、前記標準軌道に対する軌道修正量推定値および空気抵抗修正量推定値になることに基づき、前記微分方程式を用いて前記軌道修正量推定値および前記空気抵抗修正量推定値の状態遷移を表す状態遷移行列を求め、前記状態遷移行列を用いて予測処理を行い、前記予測処理の結果を予測値とし、前記標準軌道と前記観測値との差を観測値の残差として平滑処理を行い、前記軌道修正量推定値および前記空気抵抗修正量推定値を生成する追尾処理を行う軌道修正量推定部と、
   前記軌道修正量推定部によって生成された前記軌道修正量推定値および前記空気抵抗修正量推定値に、前記状態遷移行列を乗算し、前記レーダセンサによる観測が終了した後の軌道空気抵抗修正量予測値を生成し、該軌道空気抵抗修正量予測値を前記標準軌道に加算することによって該標準軌道を修正し、前記レーダセンサによる観測が終了した後の前記無誘導の目標の未来位置、速度および空気抵抗を予測する軌道予測部とを備えた追尾装置。
4. 前記軌道予測部により予測された前記無誘導の目標の未来位置、速度および空気抵抗によって、前記標準軌道を更新し、該更新された軌道を新たな標準軌道として使用することを特徴とする請求項３記載の追尾装置。

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