JPH09113610A - Target tracking radar equipment - Google Patents

Target tracking radar equipment

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JPH09113610A
JPH09113610A JP7299219A JP29921995A JPH09113610A JP H09113610 A JPH09113610 A JP H09113610A JP 7299219 A JP7299219 A JP 7299219A JP 29921995 A JP29921995 A JP 29921995A JP H09113610 A JPH09113610 A JP H09113610A
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JP
Japan
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target
tracking
moving target
information
transmitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP7299219A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Maruta
和博 丸田
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable target tracking radar equipment to track a moving target which makes complicated motions including revolving motions by providing a tracking filter to the radar equipment. SOLUTION: A received input 201 which is obtained by irradiating a moving target 7 with a transmitting signal 101 transmitted from a transmitter 1 through a radar antenna 6 is supplied to a signal processor 3 through a receiver 2 as a received signal 202 and the signal processor 3 outputs target information 301 including the information on the position and attribute of the target 7 to a data processor 4. The processor 4 estimates the position of the target 7 at the next plotting time in the optimum state by using a tracking filter as a predicting filter and, at the same time, improves the accuracy of the optimum estimation by updating the information 301 on the observed value required for the predicting filtering, the observation error associated with the observed value, and the error resulting from the noise caused by the speed/acceleration of the motions of the moving target whenever the information 301 is acquired. Target tracking radar equipment tracks the target 7 in the optimum state by radiating a tracking beam scanning signal 401 based on these results.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は目標追尾レーダ装置
に関し、特に航空機等の移動目標を追尾するレーダ装置
において、検出した移動目標を予測フィルタ処理に基づ
いて追尾する追尾フィルタに追尾目標に対する最適かつ
高精度の追尾特性を付与するように追尾フィルタ処理を
レーダ装置の取得入力に適応制御せしめる目標追尾レー
ダ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a target tracking radar device, and more particularly, in a radar device for tracking a moving target such as an aircraft, a tracking filter for tracking a detected moving target based on a predictive filtering process is optimal for the tracking target. The present invention relates to a target tracking radar device in which tracking filter processing is adaptively controlled by an acquisition input of a radar device so as to provide highly accurate tracking characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】航空機等の移動目標を追尾するために所
望の指向特性を有する追尾ビームを形成し、この追尾ビ
ームを移動目標の未来位置に指向させつつ移動目標を追
尾する目標追尾レーダ装置には、レーダアンテナとして
フェーズドアレイアンテナが多用されつつある。このフ
ェーズドアレイアンテナは、アレイ素子の駆動電流の位
相制御によって任意の空間方向に追尾ビームを指向させ
ることができる。従って、この追尾ビームを追尾目標の
予測位置に指向させるように制御し続けることによって
移動目標の追尾が可能となる。
2. Description of the Related Art A target tracking radar apparatus for forming a tracking beam having a desired directional characteristic for tracking a moving target of an aircraft and the like and pointing the tracking beam to a future position of the moving target while tracking the moving target. , Phased array antennas are being widely used as radar antennas. This phased array antenna can direct the tracking beam in an arbitrary spatial direction by controlling the phase of the drive current of the array element. Therefore, it is possible to track the moving target by continuing to control the tracking beam so as to direct it to the predicted position of the tracking target.

【0003】移動目標の未来位置は、受信信号から移動
目標を検出して、その距離情報と方位角および仰角情報
を含む角度情報とによる目標情報を信号処理に基づいて
算出した後、追尾フィルタにかけて推定する場合には、
事象の状態を表現する過去の状態パラメータから未来状
態を決定する状態パラメータを推定する予測フィルタと
して、例えばカルマン(Kalman)フィルタ等が利用され
る。
For the future position of the moving target, the moving target is detected from the received signal, target information based on the distance information and angle information including azimuth angle and elevation angle information is calculated based on signal processing, and then the tracking filter is applied. When estimating,
As a prediction filter that estimates a state parameter that determines a future state from a past state parameter that represents the state of an event, for example, a Kalman filter or the like is used.

【0004】従って、このカルマンフィルタ等の予測フ
ィルタに、次々に過去の状態を決定する状態パラメータ
を供給することによって未来の状態パラメータが推定で
きる。目標追尾レーダ装置に供する追尾フィルタにあっ
ては、状態とは移動目標の空間位置であり、パラメータ
とは、この空間位置を決定する移動目的の距離情報と方
位角および仰角を含む角度情報である。
Therefore, future state parameters can be estimated by supplying state parameters that determine past states one after another to a prediction filter such as this Kalman filter. In the tracking filter provided to the target tracking radar device, the state is the spatial position of the moving target, and the parameter is the distance information of the moving target that determines this spatial position and the angle information including the azimuth angle and the elevation angle. .

【0005】しかしながら、このような追尾フィルタの
予測値に誤差をもたらす要因があり、この要因を加味し
た予測フィルタ処理を行わないと移動目標の未来位置の
最適推定が確保できない。ここで言う未来位置とは、次
回評定における予測位置である。
However, there is a factor that causes an error in the prediction value of such a tracking filter, and the optimum estimation of the future position of the moving target cannot be ensured unless the prediction filter processing in consideration of this factor is performed. The future position mentioned here is a predicted position in the next evaluation.

【0006】上述した最適推定を行うため、従来の追尾
フィルタ利用の目標追尾では、次に述べる観測誤差とプ
ラントノイズとを予測条件に加味した推定を行ってい
る。観測誤差とは、システム受信機の固有雑音や目標の
大きさに依存してもたらされる距離誤差である。つま
り、受信機の固有雑音は特に遠距離領域での受信信号に
対して、固有雑音レベル近傍の受信信号レベルの変動を
招き易く、これが距離誤差の要因の1つとなる。
In order to perform the above-mentioned optimum estimation, in the conventional target tracking using a tracking filter, an estimation is performed by adding the following observation error and plant noise to the prediction conditions. The observation error is a range error that is caused depending on the inherent noise of the system receiver and the size of the target. That is, the inherent noise of the receiver is apt to cause fluctuations in the received signal level in the vicinity of the inherent noise level, especially for a received signal in a long-distance region, which is one of the factors of the distance error.

【0007】また、目標の大きさ、特に航空機の翼長は
反射体としての反射能の大きさに関係し、特に近距離領
域での距離誤差を招く。また、プラント(plant)ノイズ
と呼ばれるものは、追尾目標の運動に伴う速度や加速度
によって推定処理にもたらされ誤差の原因となる雑音で
ある。
Further, the size of the target, in particular, the wing length of the aircraft is related to the size of the reflectivity as a reflector, which causes a distance error especially in a short range. Moreover, what is called plant noise is noise that causes an error in the estimation process due to the velocity and acceleration associated with the movement of the tracking target.

【0008】従来の追尾フィルタでは、これら観測誤差
やプラントノイズの原因を作る速度/加速度の初期値
を、目標の運動や大きさを含むシステム運用諸元を考慮
して一意的に決定した常数として取り扱って予測処理を
行っていた。
In the conventional tracking filter, the initial values of velocity / acceleration which cause these observation errors and plant noise are set as constants uniquely determined in consideration of system operation parameters including target motion and magnitude. It was handled and the prediction process was performed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の目標追
尾レーダ装置では、移動目標の未来位置を予測する追尾
フィルタに最適推定を行わせるために考慮すべき観測誤
差とプラントノイズとを、移動目標の運動やシステムの
固有な運用諸元に基づいて一意的に決定し、定数として
設定した観測雑音初期値と目標速度/加速度初期値を利
用しているので、複雑な運動を行う移動目標に対しての
追尾フィルタの処理誤差が増大し、追尾性能が著しく劣
化するという問題点があった。
In the above-mentioned conventional target tracking radar device, the tracking error for predicting the future position of the moving target and the plant noise, which should be taken into consideration in order to perform the optimum estimation, are calculated as the moving target. It is determined uniquely based on the motion and unique operational specifications of the system, and the initial values of observation noise and target velocity / acceleration set as constants are used. However, there is a problem that the processing error of all tracking filters increases, and the tracking performance deteriorates significantly.

【0010】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、追尾フィルタの特性の優劣を決定する観測誤差やプ
ラントノイズを、評定の都度、時々刻々入力する追尾目
標の最新の観測値で更新し、移動目標に対する最適の追
尾フィルタ特性を確保することにより、複雑な運動を行
う追尾目標や、誤差の増大する遠距離領域での追尾目標
に対する追尾誤差を著しく抑圧しうる目標追尾レーダ装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and update the observation error and the plant noise that determine the superiority or inferiority of the characteristics of the tracking filter with the latest observation value of the tracking target that is input at every moment of evaluation. However, by ensuring the optimum tracking filter characteristics for the moving target, it is possible to provide a target tracking radar device that can significantly suppress the tracking error with respect to the tracking target performing a complicated motion and the tracking target in the long-distance area where the error increases. To do.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために次の手段構成を有する。即ち、目標追
尾レーダ装置に関する本発明の第1の構成は、航空機等
の移動目標の未来位置を追尾フィルタで最適推定しつつ
追尾することを特徴とする目標追尾レーダ装置であっ
て、下記に示す(イ)ないし(ニ)の各構成を有する。 (イ)移動目標の未来位置を指向しつつレーダアンテナ
から送出する追尾ビームで移動目標に対する送受信を行
う送受信手段 (ロ)前記送受信手段による受信信号から移動目標を検
出し、移動目標の距離、方位角および仰角を含む目標情
報を送出する信号処理手段 (ハ)前記目標情報入力ごとに前記目標情報の含む距離
データをパラメータとして更新される前記送受信手段に
おける受信機固有の熱雑音と移動目標の大きさに依存し
て生起する雑音とによってもたらされる観測誤差と、前
記目標情報入力ごとに更新される前記移動目標の速度お
よび加速度に基づいて生起するプラントノイズとを推定
条件に加味して前記目標情報に対する最適推定処理を予
測フィルタとしての追尾フィルタで実施し移動目標の次
回評定における未来位置を指定する予測値を推定し、前
記予測値に基づいて前記送受信手段から移動目標の予測
位置を指向する前記追尾ビームを送出せしめる追尾ビー
ム走査信号を出力するとともに、前記予測値に対して移
動目標に関するシンボルマーク等の属性情報を含めた追
尾目標表示信号を出力するデータ処理手段 (ニ)前記追尾目標表示信号をレーダ表示器に表示する
表示手段
The present invention has the following means in order to achieve the above object. That is, a first configuration of the present invention relating to a target tracking radar device is a target tracking radar device characterized by performing optimum estimation of a future position of a moving target of an aircraft or the like with a tracking filter, and is shown below. Each of the configurations (a) to (d) is provided. (A) Transmitting / receiving means for transmitting / receiving to / from the moving target with a tracking beam sent from the radar antenna while pointing to the future position of the moving target. (B) Detecting the moving target from the signal received by the transmitting / receiving means, and measuring the distance and direction of the moving target. Signal processing means for transmitting target information including angle and elevation angle (c) The receiver-specific thermal noise and the magnitude of the moving target in the transmitting / receiving means, which is updated with the distance data included in the target information as a parameter for each input of the target information Error that is caused by noise that occurs depending on the target information and the plant information that occurs based on the velocity and acceleration of the moving target that is updated for each target information input, and the target information in consideration of the estimation conditions. The optimal estimation process for is performed by the tracking filter as a prediction filter, and the future position of the moving target in the next rating is specified. Predicting a predicted value, and based on the predicted value, outputs a tracking beam scanning signal for transmitting the tracking beam that directs the predicted position of the moving target from the transmitting and receiving means, and a symbol related to the moving target with respect to the predicted value. Data processing means for outputting a tracking target display signal including attribute information such as marks (d) Display means for displaying the tracking target display signal on a radar display

【0012】また、本発明の第2の構成は、前述した第
1の構成において、前記送受信手段におけるレーダアン
テナをフェーズドアレイアンテナとした構成を有する。
A second structure of the present invention is the same as the above-mentioned first structure, except that the radar antenna in the transmitting / receiving means is a phased array antenna.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】過去の状態から未来の状態を推定
する予測処理を行う予測フィルタを追尾フィルタとして
利用し、移動目標の追尾処理を行う目標追尾レーダ装置
では、追尾フィルタによる予測処理に対して誤差をもた
らす要因となる観測誤差とプラントノイズによる影響を
排除した最適推定を行う必要がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a target tracking radar device that performs a tracking process of a moving target by using a prediction filter that performs a prediction process of estimating a future state from a past state as a tracking filter, It is necessary to perform optimal estimation by eliminating the effects of observation errors and plant noise that are factors that cause errors.

【0014】観測誤差は、追尾目標を追尾する目標追尾
レーダ装置の受信系から見た誤差であり、受信系の固有
雑音や目標の大きさ(例えば航空機の翼長)に基づいて
発生する距離誤差である。また、プラントノイズは、移
動目標の速度や加速度によって観測値にシステム誤差を
もたらす雑音である。
The observation error is an error seen from the receiving system of the target tracking radar device for tracking the tracking target, and is a range error generated based on the inherent noise of the receiving system and the size of the target (for example, the wing length of the aircraft). Is. The plant noise is a noise that causes a system error in the observed value due to the velocity or acceleration of the moving target.

【0015】従来の目標追尾レーダ装置にあっては、こ
れら観測誤差やプラントノイズによるシステム誤差を対
象とする追尾目標の運動やシステムの固有な運用諸元に
基づいてあらかじめ一意的に常数の初期値として設定し
ていたので、複雑な運動を行う移動目標に対しては追尾
フィルタの予測処理誤差が増大し、追尾性能を著しく劣
化させることが避けられなかった。
In the conventional target tracking radar apparatus, a constant initial value is uniquely set in advance on the basis of the movement of the tracking target targeted for the system error due to these observation errors and plant noise and the peculiar operational data of the system. Therefore, it is unavoidable that the prediction processing error of the tracking filter increases with respect to the moving target that makes a complicated motion, and the tracking performance is significantly deteriorated.

【0016】本発明では、観測誤差やシステム誤差を、
時々刻々入力する追尾目標の最新の観測値に基づいて計
算更新し、また追尾目標の運動から速度/加速度を計算
更新してプラントノイズの更新を図りつつ、追尾フィル
タに最適の予測処理を行わせることにより、著しく精度
を改善した最適推定を実施する構成をとっている。
In the present invention, the observation error and the system error are
Calculate and update based on the latest observation value of the tracking target that is input moment by moment, and update the plant noise by calculating and updating the velocity / acceleration from the motion of the tracking target, and let the tracking filter perform optimal prediction processing. As a result, an optimal estimation with significantly improved accuracy is implemented.

【0017】[0017]

【実施例】次に、図面を参照して本発明を説明する。図
1は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。図1に示す実施例は、送受信手段を構成する一体化
構成の送信機1および受信機2と、信号処理手段を構成
する信号処理器3と、データ処理手段を構成し追尾フィ
ルタを含むデータ処理器4と、表示手段を構成するレー
ダ表示器5と、フェーズドアレイアンテナ構成のレーダ
アンテナ6とを備え、図1にはなお、航空機を対象とす
る移動目標7を併記して示す。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, a transmitter 1 and a receiver 2 having an integrated structure which constitute a transmitting / receiving means, a signal processor 3 which constitutes a signal processing means, and a data processing which constitutes a data processing means and includes a tracking filter. 1, a radar display 5 constituting a display means, and a radar antenna 6 having a phased array antenna configuration, and FIG. 1 also shows a moving target 7 for an aircraft.

【0018】次に、本実施例の動作について説明する。
送信機1は、後述するデータ処理器4から提供される追
尾ビーム走査信号401に基づいて移動目標の未来位置
を指向する追尾ビーム601をレーダアンテナ6で空間
的に形成せしめる送信信号101を送出する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The transmitter 1 sends out a transmission signal 101 for spatially forming a tracking beam 601 directed to a future position of a moving target with a radar antenna 6 based on a tracking beam scanning signal 401 provided from a data processor 4 described later. .

【0019】追尾ビーム601を照射された移動目標7
からのエコーとしての受信入力201は受信機2で増幅
かつ受信処理されて、受信信号202として信号処理器
3に供給される。信号処理器3は、受信信号202から
移動目標7による反射信号としての目標情報301を検
出する。この目標情報301は、目標の距離ならびに方
位角および仰角情報を含む位置情報と移動目標7の識別
コードや関連するシンボルマーク等を含む属性情報とを
含む。
Moving target 7 irradiated with tracking beam 601
The reception input 201 as an echo from is amplified and received by the receiver 2 and supplied to the signal processor 3 as a reception signal 202. The signal processor 3 detects the target information 301 as a reflection signal from the moving target 7 from the received signal 202. The target information 301 includes position information including target distance and azimuth and elevation information, and attribute information including an identification code of the moving target 7 and associated symbol marks.

【0020】データ処理器4は、追尾フィルタアルゴリ
ズムをプログラム形式で内蔵するアルゴリズムで駆動さ
れるカルマンフィルタを利用する追尾フィルタ41と、
追尾フィルタ41の予測値に基づいてレーダ表示器5に
提供すべき追尾目標表示信号402を生成出力する表示
信号出力回路42とを備える。
The data processor 4 uses a Kalman filter driven by an algorithm that incorporates a tracking filter algorithm in a program format, and a tracking filter 41.
A display signal output circuit 42 for generating and outputting a tracking target display signal 402 to be provided to the radar display 5 based on the predicted value of the tracking filter 41.

【0021】図2は、図1の追尾フィルタ41の構成を
示すブロック図である。追尾フィルタ41は、カルマン
フィルタとして構成されて移動目標の未来位置の最適推
定を行う最適推定値評定器411と、最適推定値評定器
411の出力する最適推定値に基づいて移動目標の未来
位置を指定する情報を含む予測値を出力する予測値出力
回路412と、予測値出力回路412の出力に基づい
て、レーダアンテナ6から予測値方向に追尾ビーム60
1を送出せしめる送信信号101を送信機1に生成せし
めるよう制御する追尾ビーム走査信号401を発生出力
する追尾ビーム走査信号発生回路415と、観測値たる
目標情報301の入力の都度観測雑音の更新値を設定す
る観測雑音更新値設定回路416と、観測値たる目標情
報入力の都度移動目標の速度および加速度を更新する速
度/加速度更新値設定回路417と、更新された観測雑
音に基づく観測誤差を出力する観測誤差出力回路413
と、更新された速度/加速度に基づいてプラントノイズ
を出力するプラントノイズ出力回路414とを備えた構
成を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the tracking filter 41 shown in FIG. The tracking filter 41 is configured as a Kalman filter, and specifies an optimum estimated value rating device 411 that optimally estimates the future position of the moving target, and specifies the future position of the moving target based on the optimal estimated value output by the optimum estimated value rating device 411. Based on the output of the predicted value output circuit 412 and the predicted value output circuit 412, the tracking beam 60 from the radar antenna 6 in the predicted value direction.
1. A tracking beam scanning signal generation circuit 415 for generating and outputting a tracking beam scanning signal 401 for controlling the transmitter 1 to generate a transmission signal 101 for sending 1 and an updated value of observation noise each time the target information 301 as an observation value is input. , An observation noise update value setting circuit 416, a velocity / acceleration update value setting circuit 417 that updates the velocity and acceleration of the moving target each time the target information that is an observation value is input, and an observation error based on the updated observation noise is output. Observation error output circuit 413
And a plant noise output circuit 414 that outputs plant noise based on the updated velocity / acceleration.

【0022】このような構成の下で、最適推定値評定器
411は、目標情報301の過去のデータ情報を対象と
し、これに目標情報301入力の都度更新される観測誤
差とプラントノイズとを加味した予測フィルタリングを
施して移動目標の次回の予測位置の距離および方位角、
仰角情報の最適値を推定し、予測値出力回路412に供
給する。
Under such a configuration, the optimum estimated value evaluator 411 targets the past data information of the target information 301, and adds the observation error and the plant noise updated every time the target information 301 is input. The distance and azimuth of the next predicted position of the moving target by applying the above-mentioned prediction filtering,
The optimum value of the elevation angle information is estimated and supplied to the predicted value output circuit 412.

【0023】予測値出力回路412からは、こうして複
雑な運動をする移動目標や誤差の増大する遠距離領域に
ある移動目的に対しても予測誤差、すなわち追尾誤差を
著しく抑圧した移動目標の予測位置情報を含む予測値が
出力される。この予測値を提供された追尾ビーム走査信
号発生回路415からは高精度の予測位置を指定する追
尾ビーム走査信号401が送信機1へ生成出力され、ま
た予測値は表示信号出力回路42へも供給されて、これ
によりシンボルマーク等の属性情報を含む表示用の追尾
目標表示信号402が形成されてレーダ表示器5に供給
表示される。
From the predicted value output circuit 412, the predicted position of the moving target, in which the prediction error, that is, the tracking error, is remarkably suppressed, is also applied to the moving target that makes a complicated motion and the moving target in the long-distance area where the error increases. A predicted value containing information is output. The tracking beam scanning signal generation circuit 415 provided with this predicted value generates and outputs a tracking beam scanning signal 401 designating a highly accurate predicted position to the transmitter 1, and the predicted value is also supplied to the display signal output circuit 42. As a result, a tracking target display signal 402 for display including attribute information such as a symbol mark is formed and supplied to the radar display 5 for display.

【0024】図3は、従来の追尾フィルタの構成を示す
ブロック図である。図3に示す従来の追尾フィルタは、
図2に示す本発明の追尾フィルタと同じ最適推定値評定
器411、予測値出力回路412、観測誤差出力回路4
13、プラントノイズ出力回路414および追尾ビーム
走査信号発生回路415のほか、従来型の追尾フィルタ
特有の観測雑音初期値設定回路418および速度/加速
度初期値設定回路419を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing the structure of a conventional tracking filter. The conventional tracking filter shown in FIG.
The same optimum estimated value evaluator 411, predicted value output circuit 412, and observation error output circuit 4 as the tracking filter of the present invention shown in FIG.
13, a plant noise output circuit 414 and a tracking beam scanning signal generation circuit 415, an observation noise initial value setting circuit 418 and a velocity / acceleration initial value setting circuit 419 peculiar to the conventional tracking filter.

【0025】これら各構成要素中、図2と同一符号のも
のは同一内容のものであるので、これらに関する詳細な
説明は省略する。図3に示す従来の追尾フィルタの特徴
は、観測雑音初期値設定回路418と速度/加速度初期
値設定回路419とにより、それぞれ追尾目標を受信系
から見た誤差としての受信機の固有雑音に基づく誤差と
移動目標の大きさに依存する誤差とを含む観測誤差と、
追尾する移動目標の運動に対応した速度および加速に基
づく雑音のもたらす誤差の源泉となる速度/加速度の初
期値を設定する回路であり、従来の追尾フィルタでは、
これら観測誤差やシステム誤差を移動目標の予想運動や
システム固有の運用諸元に基づいて一意的に定数の初期
値として設定していたため、複雑な運動を行う目標に対
しては追尾フィルタによる予測処理に対する誤差増大を
招き、追尾性能を著しく劣化させてしまう問題点を生じ
ていたことは前述したとおりである。
Of these constituent elements, those having the same reference numerals as those in FIG. 2 have the same contents, and detailed description thereof will be omitted. The characteristic of the conventional tracking filter shown in FIG. 3 is that the observation noise initial value setting circuit 418 and the velocity / acceleration initial value setting circuit 419 are based on the intrinsic noise of the receiver as an error when the tracking target is seen from the receiving system. An observation error including an error and an error depending on the size of the moving target,
It is a circuit that sets an initial value of velocity / acceleration that is a source of an error caused by noise based on velocity and acceleration corresponding to the motion of a moving target to be tracked. In the conventional tracking filter,
Since these observation errors and system errors were uniquely set as the initial values of constants based on the expected motion of the moving target and the operational specifications peculiar to the system, the prediction processing by the tracking filter was applied to the target with complicated motion. As described above, there is a problem in that the error with respect to 1 is increased and the tracking performance is significantly deteriorated.

【0026】次に、観測誤差について図4を参照してさ
らに詳述する。図4は、観測誤差の距離特性の一例を示
す図である。図4のaは、受信機雑音(主として熱雑
音)による観測誤差特性を示す。この観測誤差特性は、
レーダ装置(厳密にはレーダアンテナ)から遠方になる
ほど、受信機固有の雑音、即ち主として熱雑音によるシ
ステムノイズが支配的な観測誤差をもたらす。このこと
は、遠距離になるほど受信入力レベルが低下し、特にシ
ステムノイズ近傍での移動目標認識のS/N比が相対的
に低下することに起因する。
Next, the observation error will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the distance characteristic of the observation error. FIG. 4A shows an observation error characteristic due to receiver noise (mainly thermal noise). This observation error characteristic is
As the distance from the radar device (strictly speaking, the radar antenna) increases, noise peculiar to the receiver, that is, system noise mainly due to thermal noise causes a dominant observation error. This is because the reception input level decreases as the distance increases, and particularly the S / N ratio of moving target recognition near system noise decreases relatively.

【0027】また、図4のbは、移動目標の形状、即ち
主として移動目標の大きさを代表する航空機の翼長に依
存する、いわゆるグリント(glint)ノイズによってもた
らされる誤差特性である。
FIG. 4b is an error characteristic caused by so-called glint noise, which depends on the shape of the moving target, that is, mainly on the wing length of the aircraft that represents the size of the moving target.

【0028】上述した受信機雑音による観測誤差特性a
と、移動目標の形状による観測誤差特性bとを合成した
ものが総合観測誤差特性cとなる。つまり、遠距離では
受信機の固有雑音による観測誤差が支配的で、近距離で
は移動目標自体の大きさに依存するグリントノイズが支
配的となる。受信機による熱雑音をσtaとすると、次の
数式1で示される。
Observation error characteristic a due to the above-mentioned receiver noise
And the observation error characteristic b depending on the shape of the moving target are combined to obtain the total observation error characteristic c. That is, the observation error due to the inherent noise of the receiver is dominant at a long distance, and the glint noise depending on the size of the moving target is dominant at a short distance. When the thermal noise due to the receiver is σ ta , it is expressed by the following formula 1.

【0029】[0029]

【数1】 (Equation 1)

【0030】また、目標の大きさによるグリントノイズ
をθgaとすると、次の数式2で示される。
Further, when the glint noise due to the target size is θ ga , it is expressed by the following equation 2.

【0031】[0031]

【数2】 (Equation 2)

【0032】これらのノイズは、距離を関数として合成
され、図4に示すような特性で示される。数式1および
同2によって追尾フィルタ処理にもたらされる観測誤差
は、次の数式3の行列式で表現される。
These noises are combined as a function of distance and are shown by the characteristics shown in FIG. The observation error brought to the tracking filter processing by the mathematical expressions 1 and 2 is expressed by the determinant of the following mathematical expression 3.

【0033】[0033]

【数3】 (Equation 3)

【0034】さて、追尾フィルタ処理に有意の誤差をも
たらす他の誤差要因としてのプラントノイズは、移動目
標の旋回移動や加速度によって追尾計算処理に発生する
誤差の大きさを表現するものであり、移動目標の加速度
(従って速度の変化)によって変化する変数である。プ
ラントノイズ分散マトリクスQは、次の数式4で示され
る。
The plant noise as another error factor that causes a significant error in the tracking filter processing expresses the magnitude of the error generated in the tracking calculation processing due to the turning movement or acceleration of the moving target. It is a variable that changes depending on the target acceleration (and hence the change in speed). The plant noise variance matrix Q is expressed by the following Equation 4.

【0035】[0035]

【数4】 (Equation 4)

【0036】図5は、移動目標の近距離における旋回上
昇運動パターンの一例を示す図である。また、図6は図
5に示す上昇旋回運動パターンをふるまう移動目標に対
して、図1の実施例による追尾フィルタの角度情報の追
尾予測誤差特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a turn-up motion pattern at a short distance of a moving target. 6 is a diagram showing the tracking prediction error characteristic of the angle information of the tracking filter according to the embodiment of FIG. 1 with respect to the moving target that behaves in the upward turning motion pattern shown in FIG.

【0037】この場合の角度情報としては、移動目標の
空間位置を極座標表現(ρ.θ)した角度(θ)を示
し、これにより距離および方位角、仰角情報が表現され
ている。旋回開始時刻t1と旋回終了時刻t2を含む時
間帯近傍での角度誤差が増大する状態が見られる。
As the angle information in this case, an angle (θ) which is a polar coordinate expression (ρ.θ) of the spatial position of the moving target is shown, and the distance, the azimuth angle, and the elevation angle information are expressed. It can be seen that the angle error increases in the vicinity of the time zone including the turning start time t1 and the turning end time t2.

【0038】図7は、従来方式の目標追尾レーダ装置に
よる図6と同一条件での角度情報の追尾予測誤差特性を
示す図である。図6と図7とを対比するに、移動目標の
旋回運動近傍での追尾予測誤差の大幅な改善が明らかで
ある。
FIG. 7 is a diagram showing the tracking prediction error characteristic of the angle information under the same conditions as in FIG. 6 by the conventional target tracking radar device. By comparing FIG. 6 and FIG. 7, it is clear that the tracking prediction error in the vicinity of the turning motion of the moving target is significantly improved.

【0039】図8は、図1の実施例による追尾フィルタ
の遠距離領域での角度情報の追尾予測誤差特性の一例を
示す図である。また図9は、従来方式の目標追尾レーダ
装置による図8と同一条件の遠距離領域での角度情報の
追尾予測誤差特性の一例を示す図である。図8および図
9いずれの場合も旋回開始時刻t3で旋回上昇運動を開
始し、旋回終了時刻t4で当該旋回上昇運動を終了して
いるが、本発明の追尾フィルタを採用した実施例による
角度誤差の著しい改善が読み取れる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the tracking prediction error characteristic of the angle information in the long distance area of the tracking filter according to the embodiment of FIG. Further, FIG. 9 is a diagram showing an example of a tracking prediction error characteristic of angle information in a long-distance area under the same conditions as in FIG. 8 by the conventional target tracking radar device. In both cases of FIG. 8 and FIG. 9, the turning ascending motion is started at the turning start time t3, and the turning ascending motion is ended at the turning end time t4. However, the angular error according to the embodiment employing the tracking filter of the present invention The remarkable improvement of can be read.

【0040】なお、本発明は、時々刻々入力する観測値
に基づいて観測雑音を計算更新するとともに、移動目標
の運動から速度/加速度を計算しプラントノイズを更新
しつつ移動目標の位置を予測フィルタにより最適推定す
る点に基本的特徴を有するものであり、上述した実施例
の変形も種々考えられる。
According to the present invention, the observation noise is calculated and updated based on the observation values input moment by moment, and the velocity / acceleration is calculated from the motion of the moving target to update the plant noise while predicting the position of the moving target. Has a basic feature in that it is optimally estimated according to the above.

【0041】例えば、本実施例では移動目標の位置を最
適推定する予測フィルタをカルマンフィルタによって構
成しているが、これは略同様な効果を提供する他の予測
フィルタ処理、例えばウイナー(Wiener)フィルタ処理
などを利用してもよい。
For example, in the present embodiment, the prediction filter for optimally estimating the position of the moving target is composed of a Kalman filter, but this is another prediction filter process that provides substantially the same effect, for example, a Wiener filter process. Etc. may be used.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、予測フィ
ルタリング処理を行って移動目標の未来位置を最適推定
する追尾フィルタの推定値に基づいて移動目標を追尾す
る目標追尾レーダ装置において、移動目標の位置情報を
含む観測値とともに追尾フィルタによる移動目標の未来
位置の最適推定条件として必要な受信機の固有雑音と移
動目標の大きさに依存する雑音とを含む観測雑音と、移
動目標の速度および加速度によって生ずるプラントノイ
ズとを、観測値入力のシーケンスでかつ観測値に基づい
て時々刻々更新することにより、移動目標の未来位置の
最適推定における追尾フィルタによる追尾誤差を、移動
目標の旋回および複雑な運動展開時にあっても著しく抑
圧することができる効果を有する。
As described above, according to the present invention, in the target tracking radar device for tracking the moving target based on the estimated value of the tracking filter that performs the predictive filtering process to optimally estimate the future position of the moving target, The observation noise including the receiver's inherent noise and the noise depending on the size of the moving target, which is necessary as the optimum estimation condition of the future position of the moving target by the tracking filter together with the observation value including the position information of By updating the plant noise caused by acceleration with the observation value input sequence and based on the observation value, the tracking error by the tracking filter in the optimal estimation of the future position of the moving target can be reduced by the tracking of the moving target and complicated It has an effect of being able to remarkably suppress even when the exercise is developed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の追尾フィルタ41の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a tracking filter 41 of the embodiment shown in FIG.

【図3】従来の追尾フィルタの構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional tracking filter.

【図4】移動目標の観測値の含む観測誤差の一例を示す
距離特性図である。
FIG. 4 is a distance characteristic diagram showing an example of an observation error included in an observation value of a moving target.

【図5】移動目標の近距離での旋回上昇運動の一例を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a turn-up motion of a moving target at a short distance.

【図6】図1の実施例による近距離での角度情報の追尾
予測誤差特性の一例を示す図である。
6 is a diagram showing an example of a tracking prediction error characteristic of angle information at a short distance according to the embodiment of FIG.

【図7】従来の目標追尾レーダ装置の近距離での角度情
報の追尾予測誤差特性の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of tracking prediction error characteristics of angle information at a short distance of a conventional target tracking radar device.

【図8】図1の実施例による遠距離での角度情報の追尾
予測誤差の一例を示す図である。
8 is a diagram showing an example of a tracking prediction error of angle information at a long distance according to the embodiment of FIG.

【図9】従来の目標追尾レーダ装置の遠距離での角度情
報の追尾予測誤差の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a tracking prediction error of angle information at a long distance of a conventional target tracking radar device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送信機 2 受信機 3 信号処理器 4 データ処理器 5 レーダ表示器 6 レーダアンテナ 7 移動目標 41 追尾フィルタ 42 表示信号出力回路 411 最適推定値評定器 412 予測値出力回路 413 観測誤差出力回路 414 プラントノイズ出力回路 415 追尾ビーム走査信号発生回路 416 観測雑音更新値設定回路 417 速度/加速度更新値設定回路 418 観測雑音初期値設定回路 419 速度/加速度初期値設定回路 1 Transmitter 2 Receiver 3 Signal Processor 4 Data Processor 5 Radar Display 6 Radar Antenna 7 Moving Target 41 Tracking Filter 42 Display Signal Output Circuit 411 Optimal Estimated Value Evaluator 412 Predicted Value Output Circuit 413 Observation Error Output Circuit 414 Plant Noise output circuit 415 Tracking beam scanning signal generation circuit 416 Observation noise update value setting circuit 417 Velocity / acceleration update value setting circuit 418 Observation noise initial value setting circuit 419 Velocity / acceleration initial value setting circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の各構成を備え、航空機等の移動目
標の未来位置を追尾フィルタで最適推定しつつ追尾する
ことを特徴とする目標追尾レーダ装置。 (イ)移動目標の未来位置を指向しつつレーダアンテナ
から送出する追尾ビームで移動目標に対する送受信を行
う送受信手段 (ロ)前記送受信手段による受信信号から移動目標を検
出し、移動目標の距離、方位角および仰角を含む目標情
報を送出する信号処理手段 (ハ)前記目標情報入力ごとに前記目標情報の含む距離
データをパラメータとして更新される前記送受信手段に
おける受信機固有の熱雑音と移動目標の大きさに依存し
て生起する雑音とによってもたらされる観測誤差と、前
記目標情報入力ごとに更新される前記移動目標の速度お
よび加速度に基づいて生起するプラントノイズとを推定
条件に加味して前記目標情報に対する最適推定処理を予
測フィルタとしての追尾フィルタで実施して移動目標の
次回評定における未来位置を指定する予測値を推定し、
前記予測値に基づいて前記送受信手段から移動目標の予
測位置を指向する前記追尾ビームを送出せしめる追尾ビ
ーム走査信号を出力するとともに、前記予測値に対して
移動目標に関するシンボルマーク等の属性情報を含めた
追尾目標表示信号を出力するデータ処理手段 (ニ)前記追尾目標表示信号をレーダ表示器に表示する
表示手段
1. A target tracking radar apparatus comprising the following respective configurations, and tracking while optimally estimating a future position of a moving target of an aircraft or the like with a tracking filter. (A) Transmitting / receiving means for transmitting / receiving to / from the moving target with a tracking beam sent from the radar antenna while pointing to the future position of the moving target. (B) Detecting the moving target from the signal received by the transmitting / receiving means, and measuring the distance and direction of the moving target. Signal processing means for transmitting target information including angle and elevation angle (c) The receiver-specific thermal noise and the magnitude of the moving target in the transmitting / receiving means, which is updated with the distance data included in the target information as a parameter for each input of the target information Error that is caused by noise that occurs depending on the target information and the plant information that occurs based on the velocity and acceleration of the moving target that is updated for each target information input, and the target information in consideration of the estimation conditions. The optimal estimation process for the moving target is performed by a tracking filter as a prediction filter to indicate the future position of the moving target in the next evaluation. The predictive value to be estimated,
Outputs a tracking beam scanning signal for transmitting the tracking beam that directs the predicted position of the moving target from the transmitting / receiving means based on the predicted value, and includes attribute information such as a symbol mark related to the moving target with respect to the predicted value. Data processing means for outputting a tracking target display signal (d) Display means for displaying the tracking target display signal on a radar display
【請求項2】 前記送受信手段におけるレーダアンテナ
をフェーズドアレイアンテナで構成したことを特徴とす
る請求項1記載の目標追尾レーダ装置。
2. The target tracking radar device according to claim 1, wherein the radar antenna in the transmitting / receiving means is a phased array antenna.
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