JPH03183982A - 目標追尾方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、航空機等移動物体をレーダ等を用いて追跡
する場合に、おいて、不要な雑音を抑圧して、目標の位
置、速度、加速度等の平滑値もしくは予測値を算出する
ことによって、目標の運動諸元に関する情報を入手する
ための装置に係わるものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の目標追尾方法によって、目標の位置に関
する観測値ｘｌｎ（ｔ）、目標の駆動雑音の標準偏差σ
Ｗ（１）及び目標検出装置の観測雑音の標準偏差σｕ（
ｔ）の各位を入力して、目標の運動諸元に関する推定値
”１（ｔ）　ｔ　１２（ｔ）を求めるためのフローチャ
ートを示す図で、目標検出装置側にょう得られた観測値
ｘｌｌｏ（ｔ）と共に、予め仮定した目標の駆動雑音の
標準偏差σＷ（１）及び目標検出装置側の観測雑音の標
準偏差σｕ（ｔ）を入力しくステップ３０１）。

會ず係数ａ（ｔ）ｌ　ｔ）（ｔ）を算出しくステップ３
０２　）。

次にとのａ（ｔ）ｌ　ｂ（ｔ）を用いて目標の位置の推
定値’ｉ、（ｔ）　ｌ　速度の推定値♀２（ｔ）を求め
（ステップ３０３　）　＊　９１　（ｔ）及びｆ２　（
ｔ）を出力する（ステップ３０４）。

第４図は従来の目標追尾装置を示す図で、ａＤは目標の
位置を検出するための目標検出装置、Ｏノは係数を算出
するための係数演算器、０３は目標の運動諸元に関する
推定値を算出するための状態推定器、上記係数演算器０
と上記状態推定器０３を併せたものが目標追尾装置−で
あり、ｎ！９は目標の位置に関する観測値ｘｍ（ｔ）、
（４１は係数ａ（ｔ）及びｂ（ｔ）　。

１７）は目標の運動諸元に関する推定値♀１　（ｔ）ｔ
　？２（ｔ）である。

以下に、第３図に沿って、目標の運動諸元に関する推定
値’ｉ’１（ｔ）　、　９□（１）の算出の方法につい
て説明する。

目標の運動は次の式 に示すように９等速度運動をするものとする。ここで、
　　ｘ（ｔ）は目標の位置、　ｗ（ｔ）は駆動雑音＋　
ｘｍ（ｔ）は目標検出装置αυにより得られる観測値（
至）ｔ　ｕ（ｔ）は観測雑音である。なお、駆動雑音ｗ
（ｔ）の標準偏差をσＷ（１）　、観測雑音ｕ（ｔ）の
標準偏差をσｕ（ｔ）と仮定する。このシステムに対し
て、最適フィルタ（カルマン・フィルタ）を構成すると
下記の通うになる。状態推定器は９次の式。

にょう構成され、目標の位置の推定値♀１（１）１速の
推定値９□（１）が求まる。

ここで、係数ａ（ｔ）、　ｂ（ｔ）は９次のリカツチ方
程式。

からＰｌ　（ｔ）　＋　Ｐ２（ｔ） を算出し。

次の式 にょう決定する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の目標追尾装置は以上のように構成されているので
、係数ａ（ｔ）、　１）（ｔ）の計算に訃いて、駆動雑
音の標準偏差σ、（１）及び観測雑音の標準偏差σｕ（
ｔ）を予め知っていなければならず、実際には。

これらの値を事前に知ることは不可能であって。

普た何らかの方法によってこれらの値を仮定としたとし
ても、運用時に予期しない要因によりこれらの値が変動
してし筐うことがあう、目標の運動諸元の最適な推定値
を求めることは困難であるなどの問題点があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、目標の位置に関する観測値と予測値の差（残差
）の分散を推定し、この分散推定値を用いて構成するた
め、駆動雑音あるいは観測雑音の統計的性質がわからな
くても良く、また。

この統計的性質が変動しても自動的に適応して。

常に目標の運動諸元の最適な平滑値もしくは予測値を求
めることができる目標追尾装置を得ることを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る目標追尾装置は、残差の分散の推定値を
求め、この値と観測雑音の分散値との関係に基づいて、
状態推定器の係数を算出するもので、観測雑音の統計的
性質に関する事前情報は必要としない。なお、状態推定
器の係数は、観測雑音と駆動雑音との相対的関係から定
着るので、駆動雑音の統計的性質に関する事前情報も必
要としない。

〔作用〕

この発明における目標追尾装置は、状態推定器の係数が
最適フィルタの係数の定常状態における値に相当するよ
うに調整するため、常に目標の運動諸元の最適な平滑値
もしくは予測値が得られるような効果がある。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の目標追尾装置を示す図で。

（１１）は目標の位置を検出するための目標検出装置。

αのは残差の分散を推定するための残差の分散推定器、
　（１３は目標の運動諸元に関する推定値を算出するた
めの状態推定器、上記残差の分散推定器０と上記状態推
定器０を併せたものが目標追尾装置α４であ！Ｄ、（１
！９は目標の位置に関する観測値ｘｍ（ｋ）　＋（Ｌ呻
は残差の分散の推定値’６’（ｋ）＋　＋１？＋は目標
の運動諸元に関する予測値ｘ　（ｋ）、　　ｘｐ（ｋ）
である。

第２図は、この発明の目標追尾方法によって。

目標の位置に関する観測値ｘｍ（ｋ）を入力して、目標
の運動諸元に関する予測値ｘｐＱｃ）＋　１ｐ（ｋ）を
求めるためのフローチャートを示す図で、目標検出装置
側により得られた観測値ｘｍ（ｋ）を入力しくステップ
２０１）、まず残差ｅ（ｋ）の分散の推定値σ８２（ｋ
）を算出しくステップ２０２）、次に係数α（ｋ）。

β（ｋ）を算出しくステップ２０３　）　、　とのα（
ｋ）。

β（ｋ）を用いて目標の位置の予測値ｘｐ（ｋ）　＊速
度の予測値ら（ｋ）を求め（ステップ２０４　）　＋　
　ｘｐ（ｋ）及びｘ　ｐ（ｋ）を出力する（ステップ２
０５）。

以下において、目標検出装置αυによって得られた目標
の位置に関する観測値Ｘ。（ｋ）を用いて、目標追尾装
置において目標の運動諸元に関する予測値ｘｐ（ｋ）　
ｌλｐ（ｋ）を求める方法について述べる。

対象とする目標は等速度運動をするものとした場合の最
適フィルタ（カルマン・フィルタ）の定常状態における
係数の値は次の式 のようになる。ここで、σＷ（ｋ）は駆動雑音の標準偏
差、σｕ（ｋ）は観測雑音の標準偏差、τはサンプリン
グ間隔である。一方、係数α（ｋ）に関して次の式 ％式％ （） は予測誤差の標準偏 差である。また、残差の分散σ２（ｋ）に関して次の式 が成り立つ。以上０９式〜０式より観測雑音の分散σ♂
（ｋ）と残差の分散σ。２（ｋ）との関係が導かれ、　
（１１１式に訃いてσｕ（ｋ）の代わシに残差の標準偏
差の推定値σ。（ｋ）を置き換えればよい。

以上よう、第２図に示すように、残差の分散の推定値σ
。２（ｋ）を求め、このσ。２（ｋ）を用いて係数α（
ｋ）を算出すると共に、最適性の条件を考慮してβ（ｋ
）を次の式 ％式％ のように計算し、とのα（ｋ）及びβ（ｋ）を用いて目
標の位置の予測値ｘｐ（ｋ）　Ｉ速度の予測値ｘｐ（ｋ
）によって得られることがわかる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、目標検出装置から得
られる目標の位置に関する観測値のみを用いて、目標の
駆動雑音あるいは目標検出装置の観測雑音に関する統計
的性質が変動しても自動的に適応して、目標の運動諸元
の最適な平滑値もしくは予測値が得られる効果がある。

なお９本実施例では９等速度運動する目標を対象として
追尾フィルタを構成したが、一般に１本発明において述
べた考えに基づいた適応型のフィルタを構成することが
可能であることは言う筐でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による目標追尾装置を示す
図、第２図はこの発明の目標追尾方法を示すフローチャ
ート、第３図は従来の目標追尾方法を示すフローチャー
ト、第４図は従来の目標追尾装置を示す図である。 なお、各図中、同一符号は同一または和当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）航空機等移動物体を目標として、レーダ等目標検
   出装置を用いて目標を追尾する方法において、上記目標
   検出装置により得られる目標の距離、角度等位置に関す
   る観測値を用いて、目標の駆動雑音あるいは目標検出装
   置の観測雑音に関する統計的性質が変動しても自動的に
   適応して、目標の位置、速度、加速度等運動諸元の最適
   な平滑値もしくは予測値を求めることを特徴とする目標
   追尾方法。
2. （２）航空機等移動物体を目標として、レーダ等目標検
   出装置を用いて目標を追尾する装置において、上記目標
   検出装置により得られる目標の位置に関する観測値並び
   に上記目標追尾装置により得られる目標の位置に関する
   予測値を入力として、上記観測値と上記予測値との差（
   残差）の分散値を推定する残差の分散推定器と、上記残
   差を入力として、上記分散推定器により得られる残差の
   分散の推定値を用いて、目標の位置、速度、加速度等運
   動諸元の最適な平滑値もしくは予測値を算出する状態推
   定器を具備したことを特徴とする目標追尾装置。