JPH09133750A - Target motion analysis method - Google Patents
Target motion analysis methodInfo
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- JPH09133750A JPH09133750A JP29418495A JP29418495A JPH09133750A JP H09133750 A JPH09133750 A JP H09133750A JP 29418495 A JP29418495 A JP 29418495A JP 29418495 A JP29418495 A JP 29418495A JP H09133750 A JPH09133750 A JP H09133750A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、目標から放射され
る音を、運動可能な艦船等の航走体に取付けられた受波
器センサアレイで受信し、雑音に乱された観測量から、
相対移動する目標の位置と速度等に関する内部状態量の
推定を行う目標運動解析方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention receives a sound radiated from a target by a receiver sensor array attached to a moving body such as a movable ship, and from an observation amount disturbed by noise,
The present invention relates to a target motion analysis method for estimating internal state quantities related to the position and speed of a target that moves relative to each other.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次の文献に示されたものがあった。 文献1;ACASSP,1989 IEEE、J.M.Passrieux,D.Pillion,
P.Blanc-Benon and C.Jauffret著“Target Motion Anal
ysis with Bearing and Frequencies Measurements via
Instrumental Variable Estimator”P.2645-2648 文献2;GEC JOURNAL OF RESEARCH 、3[3](198
5)、M.S.Woolfson著“An Evaluation of Manoeuvre D
etector Algorithms”P.181-190 図2は、従来の目標運動解析方法を示す幾何学的説明図
であり、観測系と運動系が示されている。図2における
(X,Y)は原点oの固定座標系であり、その固定座標
系中に航走体1と目標2とが示されている。同図中のVx
1 (t)は時刻tにおける航走体1の位置ベクトル、Vx2
(t)は時刻tにおける目標の位置ベクトル、r(t)は時
刻tにおける航走体1と目標2間の距離‖Vx2 (t)−Vx
1 (t)‖、θ(t)は時刻tにおける航走体1から見た目
標2のY軸を基準とする方位角をそれぞれ示している。
ここで“‖‖”はベクトルのノルムを表わす。目標運動
解析は、目標2が等速直線運動を行っていると仮定し、
雑音に乱された音源の目標2に対する方位角と受信音の
周波数の観測時系列から、目標2の位置と速度を同定す
るものである。従来技術を説明する前に、目標運動解析
方法の動作原理について説明する。時刻tにおける方位
角θ(t)の観測値及び音源の第k固有周波数成分fk の
ドップラシフト周波数νk (t) の観測雑音を含んだ観測
値を、次の(1)式のように表わす。2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
For example, there was one shown in the following document. Reference 1; ACASSP, 1989 IEEE, JMPassrieux, D.Pillion,
P. Blanc-Benon and C. Jauffret “Target Motion Anal
ysis with Bearing and Frequencies Measurements via
Instrumental Variable Estimator ”P.2645-2648 Reference 2; GEC JOURNAL OF RESEARCH, 3 [3] (198)
5) MS Woolfson “An Evaluation of Manoeuvre D
etector Algorithms "P.181-190 Fig. 2 is a geometrical explanatory view showing a conventional target motion analysis method, showing an observation system and a motion system. (X, Y) in Fig. 2 is the origin o. Is a fixed coordinate system of the vehicle, and the vehicle 1 and the target 2 are shown in the fixed coordinate system.
1 (t) is the position vector of the vehicle 1 at time t, Vx 2
(T) is the position vector of the target at time t, and r (t) is the distance between the vehicle 1 and the target 2 at time t ‖Vx 2 (t) −Vx
1 (t) ‖ and θ (t) respectively indicate the azimuth angle with respect to the Y axis of the target 2 as viewed from the vehicle 1 at time t.
Here, “‖‖” represents the norm of the vector. The target motion analysis assumes that the target 2 is performing a uniform linear motion,
The position and speed of the target 2 are identified from the observation time series of the azimuth angle of the sound source disturbed by noise with respect to the target 2 and the frequency of the received sound. Before explaining the conventional technique, the operation principle of the target motion analysis method will be described. The observation value including the observation value of the azimuth angle θ (t) at the time t and the observation noise of the Doppler shift frequency ν k (t) of the k-th natural frequency component f k of the sound source are expressed by the following equation (1). Represent.
【0003】[0003]
【数1】 ここで、目標2に対する航走体1上の観測者から見た相
対位置ベクトルVx(t)を次の(2)式とし、各時刻t=
t1 ,t2 ,…,tn における内部状態量VX(t)を
(3)式のように定義する。但し、Tは転置を表わし、
“’”は時間微分を表す。即ち、内部状態量VX(t)は、
目標2の位置及び速度と、目標2の音源固有周波数成分
とを含んでいる。 Vx(t) =Vx2 (t) −Vx1 (t) =[rx (t) ry (t) ]T ・・・(2) VX(t)=[Vx(t)T Vx’(t) T 1/f1 … 1/fp ]T ・・・(3) 時刻t=t0 における内部状態量VX0 をVX(t0 )とおく
とき、VX(t)とVX0 の関係は、次の(4)に示す状態遷
移式で与えられる。(Equation 1) Here, the relative position vector Vx (t) seen from the observer on the moving body 1 with respect to the target 2 is represented by the following equation (2), and each time t =
The internal state quantity VX (t) at t 1 , t 2 , ..., T n is defined as in equation (3). However, T represents transposition,
"'" Represents time derivative. That is, the internal state quantity VX (t) is
It includes the position and velocity of the target 2 and the sound source natural frequency component of the target 2. Vx (t) = Vx 2 ( t) -Vx 1 (t) = [r x (t) r y (t)] T ··· (2) VX (t) = [Vx (t) T Vx '( when you put the internal state the amount of VX 0 in t) T 1 / f 1 ... 1 / f p] T ··· (3) time t = t 0 and VX (t 0), VX ( t) and the relationship of VX 0 Is given by the state transition formula shown in (4) below.
【0004】[0004]
【数2】 内部状態量VX(t)の推定は、時刻t=t1 ,t2 ,…,
tn における観測値の組から構成される次の(5)式の
評価関数L(VX0 )を最小とするVX0 を求めることによ
って行う。(Equation 2) The internal state quantity VX (t) is estimated at times t = t 1 , t 2 , ...,
This is performed by obtaining VX 0 that minimizes the evaluation function L (VX 0 ) of the following expression (5) composed of a set of observed values at t n .
【0005】[0005]
【数3】 つまり、航走体1及び目標2の運動は、音速cに比べて
はるかに小さいと仮定している。また、“E[]”は、
アンサンブル(集合)平均を示している。(Equation 3) That is, it is assumed that the motions of the vehicle 1 and the target 2 are much smaller than the sound velocity c. Also, "E []" is
An ensemble average is shown.
【0006】L(VX0 )の最少化において、次の(7)
なる非線形方程式を繰り返し法を用いて解く必要があ
り、そのための初期値VX00を定める必要がある。よっ
て、観測誤差が微小であるとして、(8)の方程式を導
く。 ∂L ( VX0 ) / ∂VX0 = 0 ・・・(7) Vb = MB VX0 + MW ( VX(t) ) VN ・・・(8)In minimizing L (VX 0 ), the following (7)
It is necessary to solve the following non-linear equation using the iterative method, and it is necessary to determine the initial value VX 00 for that. Therefore, assuming that the observation error is minute, the equation (8) is derived. ∂L (VX 0 ) / ∂VX 0 = 0 (7) Vb = MB VX 0 + MW (VX (t) VN ・ ・ ・ (8)
【数4】 (Equation 4)
【数5】 文献1では、この方程式の重み行列MW(VX(t))の未知要
素を適当な設定値で置き換えた近似重み行列MW* を用い
て、VX0 に関する擬似線形方程式を解くことで、目標運
動解析の解析初期値VX00 * VX00 * =(Σ-1/2MW* -1MB )+ Σ-1/2MW* -1Vb ・・・(10) を定めている。ここで、“+ ”は、一般逆行列を表し、
Σ-1/2はΣのコレスキー分解で定まる上三角行列の逆行
列を示している。続く目標運動解析では、(10)式で
与えられるVX00 * を初期値として(5)式の評価関数L
(VX0 )を最小化する最適な内部状態量VX0 * を、
(7)式の非線形方程式を解くことによって求める。ま
た、求められた内部状態量の推定値VX0 * の推定情報行
列ΣVX0* -1は次の(11)式で定義され、時刻tにおけ
るその推定情報行列ΣVX0* -1は、(4)式の関係から
(12)式となる。(Equation 5) In Reference 1, by using the approximate weight matrix MW * in which the unknown elements of the weight matrix MW (VX (t)) of this equation are replaced with appropriate setting values, the target motion analysis is performed by solving the pseudo linear equation for VX 0. Analysis initial value of VX 00 * VX 00 * = (Σ -1/2 MW * -1 MB) + Σ -1/2 MW * -1 Vb ... (10) is determined. Where “+” represents the generalized inverse matrix,
Σ -1/2 is the inverse of the upper triangular matrix determined by the Cholesky factorization of Σ. In the subsequent target motion analysis, the evaluation function L of the equation (5) is set with VX 00 * given by the equation (10) as an initial value.
The optimal internal state quantity VX 0 * that minimizes (VX 0 ) is
It is obtained by solving the non-linear equation (7). Further, the estimated information matrix Σ VX0 * −1 of the obtained estimated value VX 0 * of the internal state quantity is defined by the following equation (11), and the estimated information matrix Σ VX0 * −1 at time t is (4 (12) is obtained from the relationship of ().
【0007】[0007]
【数6】 文献2によれば、目標が変針或いは変速等のマニューバ
を行った場合には、目標運動解析の仮定条件が成立しな
くなるため、(13)式の推定残差 Vεの統計分布を調
べてマニューバの検出を行う。 Vε=VZm −VZ(VX0 * ) ・・・(13) 目標の状態量VX0 に関して何らかの値やその精度等の先
見情報が得られている場合には、これら先見状態量及び
その状態量の情報行列をそれぞれVXd0 * 及びΣVX0* -1と
して、次の(14)式の先見情報を含んだ評価関数を最
小化することにより、先見情報を活かした内部状態量VX
(t)の推定を行う。 H(VX0 )=(VZm −VZ(VX0 ))T Σ-1(VZm −VZ(VX0 )) +(VX0 −VXd0 * )ΣVX0* -1(VX0 −VXd0 * ) ・・・(14) この(14)式を最小化する際の初期値はVXd0 * を用い
るが、先見情報が未知の成分については適当な値を仮定
する。例えば時刻t=td でマニューバが検出された場
合を想定すると、時刻td における目標2の相対位置な
らびに固有周波数に関する推定状態量及びその状態量の
推定情報行列は、時刻td 以降の運動解析における先見
情報として考えられる。よって、推定状態量及び該推定
情報行列の速度に関する成分をゼロと仮定したものをそ
れぞれVXd0 * 及びΣVX0* -1と置き、時刻td 以降の観測
値を用いて運動解析を行うように初期化する。即ち、マ
ニューバの検出時刻td を改めてt=t0 とし、VXd0 *
を初期値として、(14)式を最少化するVX0 を求め、
そして内部状態量VX(t )を推定する。(Equation 6) According to Reference 2, when the target is maneuvered such as changing needles or shifting, the assumption conditions for target motion analysis are not satisfied. Therefore, the statistical distribution of the estimated residual Vε in Eq. Detect. Vε = VZ m −VZ (VX 0 * ) (13) If foreseeing information such as some value or its accuracy is obtained for the target state quantity VX 0 , these foreseeing state quantities and their state quantities The information matrices of VX d0 * and Σ VX0 * -1 , respectively, are used to minimize the evaluation function containing the foresight information in the following equation (14), and the internal state quantity VX utilizing the foresight information is obtained.
Estimate (t). H (VX 0 ) = (VZ m −VZ (VX 0 )) T Σ −1 (VZ m −VZ (VX 0 )) + (VX 0 −VX d0 * ) Σ VX0 * −1 (VX 0 −VX d0 * ) (14) VX d0 * is used as the initial value when the equation (14) is minimized, but an appropriate value is assumed for the component whose foreseeing information is unknown. For example, maneuver at time t = t d is assumed that the detected, estimated information matrix of the estimated state quantity relating to the relative position and the natural frequency of the target 2 at time t d and its state amount after the time t d motion analysis Can be considered as foresight information in. Therefore, assuming that the components related to the estimated state quantity and the velocity of the estimated information matrix are zero are set as VX d0 * and Σ VX0 * -1 , respectively, and motion analysis is performed using observation values after time t d. initialize. That is, the maneuver detection time t d is set again to t = t 0, and VX d0 *
With V as the initial value, VX 0 that minimizes equation (14) is found,
Then, the internal state quantity VX (t) is estimated.
【0008】図3は、従来の目標運動解析方法に用いら
れる目標運動解析装置の機能ブロック図である。この機
能ブロック図における目標運動解析装置は、入力端子1
1を介して図示しない受波器アレイからの受信信号を入
力する方位情報算出部12及び周波数情報算出部13を
備えている。方位情報算出部12は、目標2の放射音の
到来方位を受信信号から算出するものであり、周波数情
報算出部13は、目標2の放射音の周波数成分を算出す
るものである。方位情報算出部12と周波数情報算出部
13の出力側は、共に初期値算出部14とマニューバ検
出部15に接続されている。初期値算出部14は、方位
情報と周波数情報から初期状態量を算出する機能を有
し、マニューバ検出部15は、方位情報算出部12及び
周波数情報算出部13か与えられた方位情報と周波数情
報から、目標2のマニューバ検出を行う機能を有してい
る。初期値算出部14とマニューバ検出部15には、内
部状態量推定部16が接続されている。内部状態量推定
部16は目標の運動を解析するものであり、その解析結
果は、出力端子17を介して出力されるようになってい
る。次に、マニューバ検出時の目標2の位置情報を先見
情報とする場合における図3の装置の動作を説明する 目標2の放射した音が受波器センサアレイで受信され、
その受信信号が入力端子11から入力される。受信信号
は方位情報算出部12と周波数情報算出部13とに入力
される。方位情報算出部12では、受信信号から目標2
に対する観測方位角θm (t)を算出し、周波数情報算出
部13ではトップラシフト観測周波数成分νkm(t)(k=
1,2,…,p)を算出し、それら算出結果が、初期値算出部
14及びマニューバ検出部15に送られる。各時刻t=
t1 ,t2 ,…,tn におけるn組の観測方位角θ
m (t)とドップラシフト観測周波数成分νkm(t)(k=1,
2,…,p)が、初期値算出部14に入力されると、該初期
値算出部14は(10)を用いて、運動解析の初期値VX
00 * を求め、その初期値VX00 * を内部状態量推定部16
に送る。内部状態量推定部16は、そのVX00 * を運動解
析の初期値とし、(14)式の非線形最小二乗間題を解
いて内部状態量に対する推定値VX0 * を求める。そし
て、内部状態量推定部16は、目標運動の内部情報量Vx
2 (t)の推定値Vx2 * (t)を算出して、結果を出力端
子17から出力するともに、内部状態量に対する推定値
VX0 * をマニューバ検出部15に送る。FIG. 3 is a functional block diagram of a desired motion analysis device used in a conventional desired motion analysis method. The target motion analysis device in this functional block diagram includes an input terminal 1
1, an azimuth information calculation unit 12 and a frequency information calculation unit 13 for inputting a reception signal from a receiver array (not shown). The azimuth information calculation unit 12 calculates the arrival direction of the radiated sound of the target 2 from the received signal, and the frequency information calculation unit 13 calculates the frequency component of the radiated sound of the target 2. The output sides of the azimuth information calculation unit 12 and the frequency information calculation unit 13 are both connected to the initial value calculation unit 14 and the maneuver detection unit 15. The initial value calculation unit 14 has a function of calculating the initial state amount from the azimuth information and the frequency information, and the maneuver detection unit 15 includes the azimuth information calculation unit 12 and the frequency information calculation unit 13 which provide the azimuth information and the frequency information. Therefore, it has a function of detecting the maneuver of the target 2. An internal state quantity estimating unit 16 is connected to the initial value calculating unit 14 and the maneuver detecting unit 15. The internal state quantity estimating unit 16 analyzes the target motion, and the analysis result is output via the output terminal 17. Next, the operation of the apparatus of FIG. 3 when the position information of the target 2 at the time of detecting the maneuver is used as the foreseeing information The sound emitted from the target 2 is received by the receiver sensor array,
The received signal is input from the input terminal 11. The received signal is input to the azimuth information calculation unit 12 and the frequency information calculation unit 13. The azimuth information calculation unit 12 calculates the target 2 from the received signal.
The observed azimuth angle θ m (t) is calculated, and the frequency information calculation unit 13 calculates the Topra shift observed frequency component ν km (t) (k =
1, 2, ..., P) are calculated, and the calculation results are sent to the initial value calculation unit 14 and the maneuver detection unit 15. Each time t =
n sets of observation azimuth angles θ at t 1 , t 2 , ..., T n
m (t) and Doppler shift observation frequency component ν km (t) (k = 1,
2, ..., P) is input to the initial value calculation unit 14, the initial value calculation unit 14 uses (10) to calculate the initial value VX of the motion analysis.
00 * is obtained, and the initial value VX 00 * is used as the internal state quantity estimation unit 16
Send to The internal state quantity estimation unit 16 determines the estimated value VX 0 * for the internal state quantity by solving the nonlinear least squares problem of the equation (14) with VX 00 * as the initial value of the motion analysis. Then, the internal state amount estimation unit 16 determines the internal information amount Vx of the target motion.
2 estimate Vx 2 * to calculate a (t) of (t), together and outputs the result from an output terminal 17, the estimated value for the internal state quantity
VX 0 * is sent to the maneuver detector 15.
【0009】次ステップにおいて、各時刻t=tn+1 ,
tn+2 ,…,tm (>tn ) の(m−n)組の観測方位
角θm (t)及びドップラシフト観測周波数成分νkm(t)
(k=1,2,…,p) が初期値算出部14及びマニューバ検出
部15に入力されると、そのマニューバ検出部15で
は、(13)式で定義される推定算差の統計分布を調べ
る。その結果、例えばマニューバの発生が検出される。
マニューバ検出部15でマニューバが検出された場合に
は、該マニューバ検出部15は(12)式を用い、マニ
ューバ検出時点(t=td )の推定情報行列を算出し、
そのうちの速度に関する成分をゼロとした内部状態量の
推定値及び該推定情報行列をそれぞれVXdo * 及びΣVX0*
-1とし、内部状態量推定部16に送る。内部状態量推定
部16は、それらマニューバ検出部15から送られた推
定値VXdo * 及び推定情報行列ΣVX0* -1を先見情報とし
て、その推定値VXdo * を運動解析の初期値として用い、
時刻t=td+1 ,td+2 ,…,tm の(m−d)組の観
測方位角θm (t)及びドップラシフト観測周波数成分ν
km(t)(k =1,2,…,p)に対して、(14)式の評価関
数を最小とする目標運動解析を行う。また、マニューバ
検出部15でマニューバが検出されなかった場合、各時
刻t=t1 ,t2 ,…,tn で求めた内部状態量の推定
値VX0 * を運動解析の初期値として、t=tn+1 ,t
n+2 ,…,tm (>tn )における(m−n)組の観測
方位角θm (t)及びドップラシフト観測周波数成分νkm
(t)(k =1 ,2, …,p)に対して、(5)式の評価関数
を最小とする目標運動解析を行う。In the next step, at each time t = t n + 1 ,
Observation azimuth θ m (t) and Doppler shift observed frequency component ν km (t) of (mn) pairs of t n + 2 , ..., T m (> t n ).
When (k = 1,2, ..., p) is input to the initial value calculation unit 14 and the maneuver detection unit 15, the maneuver detection unit 15 calculates the statistical distribution of the estimated arithmetic error defined by the equation (13). Find out. As a result, the occurrence of maneuvers, for example, is detected.
When the maneuver detection unit 15 detects a maneuver, the maneuver detection unit 15 calculates the estimated information matrix at the maneuver detection time point (t = t d ) using the equation (12),
The estimated value of the internal state quantity and the estimated information matrix in which the velocity-related component is zero are VX do * and Σ VX0 * , respectively .
-1 and send it to the internal state quantity estimating unit 16. The internal state quantity estimation unit 16 uses the estimated value VX do * and the estimated information matrix Σ VX0 * −1 sent from the maneuver detection unit 15 as the foreseeing information and uses the estimated value VX do * as the initial value of the motion analysis. ,
Observation azimuth θ m (t) and Doppler shift observation frequency component ν of (m−d) sets at time t = t d + 1 , t d + 2 , ..., T m.
For km (t) (k = 1,2, ..., P), target motion analysis that minimizes the evaluation function of equation (14) is performed. Also, if the maneuver is not detected by the maneuver detection unit 15, the time t = t 1, t 2, ..., estimated value of the internal state of the VX 0 * as an initial value of the motion analysis obtained in t n, t = T n + 1 , t
n + 2, ..., t m (> t n) in the (m-n) sets of observation azimuth θ m (t) and the Doppler shift observed frequency component [nu miles
For (t) (k = 1, 2, ..., P), the target motion analysis that minimizes the evaluation function of equation (5) is performed.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
目標運動解析方法では、次のような課題があった。内部
状態量に関する先見情報が全ての成分について得られて
いる場合を除いて、先見情報が未知の成分については適
当な値を仮定した状態量VXd0 * を、式(14)の評価関数を
最小化する内部状態量VX0 を求める際の初期値として使
わざるを得ず、この仮定した成分の影響により、解の収
束に時間がかかるという問題があった。本発明は、先見
情報が未知の状態量成分に適当な値を仮定せざるを得
ず、そのため解の収束に時間がかかるという問題点を解
決することを目的とする。However, the conventional target motion analysis method has the following problems. Except when the foreknowledge information about the internal state quantity is obtained for all components, the state quantity VX d0 * assuming an appropriate value for the component for which the foreknowledge information is unknown is set to the minimum of the evaluation function of equation (14). There is a problem that it takes a long time to converge the solution due to the influence of this assumed component because it is unavoidable to use it as the initial value when obtaining the internal state quantity VX 0 to be converted. It is an object of the present invention to solve the problem that it is necessary to assume an appropriate value for a state quantity component whose foreseeing information is unknown, and thus it takes time to converge the solution.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、目標から放射された音を運動可能な
航走体に取り付けた受波器センサアレイで受信し、該目
標に対する方位角測定結果である方位観測量時系列か
ら、該目標が等速直線運動を行うものと仮定した上で該
目標の運動解析の初期値を定めて、該目標の位置及び速
度に関する状態量を推定する目標運動解析方法におい
て、次のような方法を講じている。即ち、第1の発明の
目標運動解析方法においては、前記目標の状態量に関す
る概略値とその精度からなる先見情報が得られている場
合、その先見情報と、前記方位観測量と該方位観測量の
測角精度と前記航走体の速度成分と該航走体の位置の時
系列とから、観測雑音成分が微小であるとした擬似線形
方程式を構成し、該擬似線形方程式を解くことで前記先
見情報の内容を含む解析初期値を前記運動解析の初期値
として定め、繰り返し演算を行なって非線形最小二乗法
を解くことで前記目標の位置及び速度に関する状態量を
推定するようにしている。In order to solve the above-mentioned problems, a first invention receives a sound radiated from a target by a receiver sensor array attached to a movable navigation body, From the azimuth observation amount time series which is the azimuth measurement result with respect to, the initial value of the motion analysis of the target is determined on the assumption that the target performs a uniform linear motion, and the state quantity related to the position and velocity of the target is determined. In the target motion analysis method for estimating, the following method is taken. That is, in the target motion analysis method of the first invention, when the foreseeing information including the approximate value and the accuracy of the state quantity of the target is obtained, the foreseeing information, the azimuth observation amount, and the azimuth observation amount. From the angle measurement accuracy, the velocity component of the vehicle and the time series of the position of the vehicle, a pseudo-linear equation in which the observation noise component is considered to be minute is constructed, and the pseudo-linear equation is solved to An analysis initial value including the contents of the foresight information is set as an initial value of the motion analysis, and a nonlinear least square method is solved by repeatedly performing the calculation to estimate the state quantity related to the target position and speed.
【0012】第2の発明は、目標から放射された音を運
動可能な航走体に取り付けた受波器センサアレイで受信
し、該目標に対する方位角測定結果である方位観測量時
系列と該放射された音のドップラシフト周波数測定結果
である周波数観測量時系列とから、該目標の位置及び速
度に関する状態量と目標の音源固有周波数に関する状態
量とを、該目標が等速直線運動を行うものと仮定した上
で該目標の運動解析の初期値を定めて、推定する目標運
動解析方法において、次のような方法を講じている。即
ち、前記目標の状態量に関する概略値とその精度からな
る先見情報が得られている場合、その先見情報と、前記
方位観測量と該方位観測量の測角精度と前記航走体の速
度成分と該航走体の位置の時系列と、前記周波数観測量
と該周波数観測量の測定精度の時系列とから、観測雑音
成分が微小であるとした擬似線形方程式を構成し、該擬
似線形方程式を解くことで前記先見情報の内容を含む解
析初期値を前記運動解析の初期値として定め、繰り返し
演算を行なって非線形最小二乗法を解くことで前記目標
の位置及び速度に関する状態量と目標の音源固有周波数
に関する状態量とを推定するようにしている。A second aspect of the present invention receives the sound radiated from a target by a receiver sensor array attached to a moving body capable of moving, and obtains a time series of azimuth observation amount which is the azimuth measurement result with respect to the target and From the frequency observation amount time series that is the Doppler shift frequency measurement result of the radiated sound, the target performs a constant-velocity linear motion with respect to the state amount related to the position and velocity of the target and the state amount related to the natural frequency of the sound source of the target. In the target motion analysis method for estimating and estimating the target motion analysis on the assumption that the target motion analysis is performed, the following method is taken. That is, when the foreseeing information including the approximate value and the accuracy of the target state quantity is obtained, the foreseeing information, the azimuth observation amount, the angle measurement accuracy of the azimuth observation amount, and the velocity component of the vehicle are obtained. And a time series of the position of the spacecraft and a time series of the frequency observation amount and the measurement accuracy of the frequency observation amount to form a pseudo linear equation in which the observation noise component is minute, and the pseudo linear equation By setting the analysis initial value including the contents of the foresight information as the initial value of the kinematic analysis, and solving the nonlinear least squares method by iteratively calculating the state quantity related to the target position and velocity and the target sound source. The state quantity related to the natural frequency is estimated.
【0013】第3の発明は、前記目標の変針及び変速等
のマニューバが検出された場合の第1の発明における前
記先見情報は、前記速度に関する成分をゼロとした該マ
ニューバ検出時点の前記目標の状態量の推定値とその状
態量の推定情報行列とで構成している。そして、前記構
成した先見情報と、前記マニューバ検出以降の前記方位
観測量と該方位観測量の測角精度と前記航走体の速度成
分と該航走体の位置の時系列とから観測雑音成分が微小
であるとした擬似線形方程式を構成し、その擬似線形方
程式を解くことで前記先見情報の内容を含む解析初期値
を前記運動解析の初期値として定め、繰り返し演算を行
なって非線形最小二乗法を解くことで前記目標の位置及
び速度に関する状態量に関する状態量を推定するように
している。In a third aspect of the present invention, the foreseeing information in the first aspect of the present invention when a maneuver such as a change in the target needle and gear shift is detected, the target information at the time of the maneuver detection when the component related to the speed is zero. It is composed of an estimated value of the state quantity and an estimated information matrix of the state quantity. Then, an observation noise component from the configured foresight information, the azimuth observation amount after the maneuver detection, the angle measurement accuracy of the azimuth observation amount, the velocity component of the navigation vehicle, and the time series of the position of the navigation object. Is set to be a minute, and the analysis initial value including the contents of the foreseeing information is determined as the initial value of the motion analysis by solving the pseudo linear equation, and the nonlinear least squares method is performed by repeating the calculation. By solving the above, the state quantity relating to the state quantity relating to the target position and speed is estimated.
【0014】第4の発明は、前記目標の変針及び変速等
のマニューバが検出された場合の第2の発明における前
記先見情報は、前記速度に関する成分をゼロとした該マ
ニューバ検出時点の前記目標の状態量の推定値とその状
態量の推定情報行列とで構成している。そして、前記構
成した先見情報と、前記方位観測量と該方位観測量の測
角精度と前記航走体の速度成分と該航走体の位置の時系
列と、前記周波数観測量と該周波数観測量の測定精度の
時系列とから観測雑音成分が微小であるとした擬似線形
方程式を構成し、その擬似線形方程式を解くことで前記
先見情報の内容を含む解析初期値を前記運動解析の初期
値として定め、繰り返し演算を行なって非線形最小二乗
法を解くことで前記目標の位置及び速度に関する状態量
と目標の音源固有周波数に関する状態量とを推定するよ
うにしている。According to a fourth aspect of the present invention, the foreseeing information in the second aspect of the present invention when a maneuver such as a needle change or gear shift of the target is detected, the target information at the time of the maneuver detection when the component relating to the speed is zero. It is composed of an estimated value of the state quantity and an estimated information matrix of the state quantity. Then, the configured foresight information, the azimuth observation amount, the angle measurement accuracy of the azimuth observation amount, the time component of the velocity component of the navigation vehicle, the position of the navigation vehicle, the frequency observation amount, and the frequency observation. A quasi-linear equation that the observation noise component is minute is constructed from the time series of the measurement accuracy of the quantity, and the analysis initial value including the contents of the foreseeing information is solved by solving the quasi-linear equation to obtain the initial value of the motion analysis. Then, the state quantity related to the target position and velocity and the state quantity related to the target sound source natural frequency are estimated by performing the iterative calculation and solving the nonlinear least squares method.
【0015】第1から第4の発明によれば、以上のよう
に目標運動解析方法を構成したので、目標が放射した音
を受波器センサアレイで受信し、受信結果の観測量時系
列から、目標が等速直線運動を行うものと仮定した上で
目標の運動解析の初期値を定めて目標の状態量を推定す
る。ここで、目標の状態量に関する概略値とその精度か
らなる先見情報が得られている場合には、その先見情報
と、方位観測量と方位観測量の測角精度と航走体の速度
成分と航走体の位置の時系列等から、観測雑音成分が微
小であるとした擬似線形方程式が構成される。擬似線形
方程式を解くことで、先見情報の内容を含む解析初期値
が運動解析の初期値として定められる。繰り返し演算で
非線形最小二乗法を解くことで目標の状態量が推定され
る。この時の解析初期値は先見情報の内容を含むので、
非線形最小二乗法を解く上での初期値として適したもの
となる。従って、前記課題を解決できるのである。According to the first to fourth aspects of the invention, since the target motion analysis method is configured as described above, the sound radiated by the target is received by the receiver sensor array, and the observed amount time series of the reception result is used. , The target state quantity is estimated by setting the initial value of the target motion analysis on the assumption that the target performs constant velocity linear motion. Here, when the foreseeing information consisting of the approximate value and the accuracy of the target state quantity is obtained, the foreseeing information, the azimuth observation amount, the angle measurement accuracy of the azimuth observation amount, and the velocity component of the vehicle are obtained. A quasi-linear equation that the observed noise component is minute is constructed from the time series of the position of the vehicle. By solving the quasi-linear equation, the analysis initial value including the contents of the foresight information is determined as the initial value of the motion analysis. The target state quantity is estimated by solving the nonlinear least squares method by iterative calculation. Since the analysis initial value at this time includes the contents of the foresight information,
It is suitable as an initial value for solving the nonlinear least squares method. Therefore, the above problem can be solved.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本実施形態の特徴は、先見情報及
び観測量の時系列から疑似線形方程式を解き、先見情報
を含み観測量の時系列に最適な初期値を設定することで
あり、マニューバが発生した場合にも優れた目標運動解
析を行えるようになっている。まず、本実施形態の目標
運動解析方法の原理を説明する。(8)式の重み状列MW
(VX(t )) の未知要素を適当な推定値で近似した近似重
み行列MW* を用いて、その(8)式を変形すると(1
5)式が得られる。 ( MW* ) -1(Vb−MBVX0 )=VN ・・・(15) (15)式の両辺に(Σ-1/2 )Tを掛けると(16)式が
得られる。ここで、Σ-1/2は、Σ-1のコレスキー分解に
より定まる上三角行列であり、次の(17)式を満た
す。 (Σ-1/2 )T(MW* )-1(Vb−MBVX0 )=(Σ-1/2 )T VN ・・・(16) Σ=( Σ1/2 ) T Σ1/2 ・・・(17) (16)をVN0 とおくと、 E[VN0 VN0 T ]= (Σ-1/2 )T E[VN VN T ]( Σ-1/2 ) = (Σ-1/2 )T ΣΣ-1/2 = (Σ-1/2 )T (Σ1 /2 )T Σ1 /2Σ-1/2 =I ・・・(18) となる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A feature of this embodiment is that a pseudo linear equation is solved from a time series of foresight information and an observation amount, and an optimal initial value is set for the time series of the observation amount including the foresight information, Even if a maneuver occurs, excellent target motion analysis can be performed. First, the principle of the desired motion analysis method of this embodiment will be described. Weighted sequence MW of equation (8)
Using the approximate weight matrix MW * that approximates the unknown element of (VX (t)) with an appropriate estimated value, the equation (8) is transformed into (1
Equation 5) is obtained. (MW * ) −1 (Vb−MBVX 0 ) = VN (15) By multiplying both sides of equation (15) by (Σ −1/2 ) T , equation (16) can be obtained. Here, Σ −1/2 is an upper triangular matrix determined by the Cholesky factorization of Σ −1 and satisfies the following expression (17). (Σ -1/2 ) T (MW * ) -1 (Vb-MBVX 0 ) = (Σ -1/2 ) T VN (16) Σ = (Σ 1/2 ) T Σ 1/2・.. (17) If (16) is VN 0 , E [VN 0 VN 0 T ] = (Σ −1/2 ) T E [VN VN T ] (Σ −1/2 ) = (Σ −1 / 2) T ΣΣ -1/2 = become (Σ -1/2) T (Σ 1 /2) T Σ 1/2 Σ -1/2 = I ··· (18).
【0017】よって、(8)式を行列MW* を用いてVX0
に関する擬似線形方程式を解くことは、次の(19)式
で定義された評価関数I(VX0 )を最小化する線形最小
二乗解を求めることと等価である。 I(VX0 )=‖(Σ-1/2 )T(MW* )-1(vb−MBVX0 )‖2 ・・・(19) (19)式を変形すると、次の(20)式が獲られる。 I(VX0 )=(Vb−MBVX0 )T (MW* ΣMW* T )-1(Vb−MBVX0 ) ・・・(20) 従って、先見情報として、内部状態量の推定状態量VXd0
* 及び該推定状態量の推定情報行列ΣVXd0* -1が知られ
ている場合には、 G(VX0 )=(Vb−MBVX0 )T (MW*ΣMW*T )-1 (Vb−MBVX0 ) +(VX0 −VXd0 * )ΣVXd0* -1(VX0 −VXd0 * )・・・(21) なる評価関数を最小とする解を求めることで、先見情報
を含み観測量の時系列に適した初期値を得ることができ
る。(21)式をVX0 で微分しておけば、次の(22)
の線形方程式が得られ、目標運動解析の解析初期値VX00
は、(23)式となる。 {MBT (MW*ΣMW*T )-1MB+ΣVXd0* -1}VX0 =MBT (MW*ΣMW*T )-1Vb +ΣVXd0* -1VXd0 * ・・・(22) VX00 * ={MBT (MW*ΣMW*T )-1MB+ΣVXd0* -1}-1 ×{MBT (MWΣMWT )-1Vb+ΣVXd0* -1VXd0 * }・・・(23) 今、時刻t=td においてマニューバが検出された場合
を想定すると、時刻t=td における推定状態量及び該
状態量の推定情報行列において、速度に関する成分をゼ
ロと置いたものをVXd0 * 及び行列ΣVXd0* -1とし、これ
らを先見情報とする。そして、各時刻t=td+1 ,t
d+2 ,…,tm の(m−d)組の観測方位θm (t)及び
ドップラシフト観測周波数或分νkm(k=1,2,…,p) とか
ら、(23)式を用いてマニューバ後の目標運動解析の
解析初期値VX00 * を算出する。初期値VX00 * の算出にお
いては、推定情報行列ΣVXd0* -1の速度に関する成分を
ゼロとしているので、推定状態量VXd0 * のうちゼロとし
た仮定した速度成分の影響を除くことができる。また、
該初期値VX00 * はマニューバ検出時の位置に関する先見
情報を含み、かつマニューバ検出以降の観測時系列に対
する疑似線形方程式の解にもなっている。したがって、
事前情報と観測データの両方の情報を活かした初期値と
して、(14)式の評価関数を最小化する最小二乗解を
得る際に、収束を加速できるのである。Therefore, the equation (8) is VX 0 using the matrix MW *.
Solving the pseudo-linear equation with respect to is equivalent to finding a linear least squares solution that minimizes the evaluation function I (VX 0 ) defined by the following equation (19). I (VX 0 ) = ‖ (Σ -1/2 ) T (MW * ) -1 (vb-MBVX 0 ) ‖ 2 ... (19) When the formula (19) is transformed, the following formula (20) is obtained. To be caught. I (VX 0 ) = (Vb−MBVX 0 ) T (MW * ΣMW * T ) −1 (Vb−MBVX 0 ) ... (20) Therefore, the estimated state quantity VX d0 of the internal state quantity is used as the foreseeing information.
* And the estimated information matrix Σ VXd0 * −1 of the estimated state quantity are known, G (VX 0 ) = (Vb−MBVX 0 ) T (MW * ΣMW * T ) −1 (Vb−MBVX 0 ) + (VX 0 −VX d0 * ) Σ VXd0 * −1 (VX 0 −VX d0 * ) ・ ・ ・ (21) By finding the solution that minimizes the evaluation function, An initial value suitable for a time series can be obtained. If the equation (21) is differentiated by VX 0 , the following (22)
The linear equation of is obtained, and the initial value of the target motion analysis is VX 00.
Becomes equation (23). {MB T (MW * ΣMW * T ) -1 MB + Σ VXd0 * -1 } VX 0 = MB T (MW * ΣMW * T ) -1 Vb + Σ VXd0 * -1 VX d0 *・ ・ ・ (22) VX 00 * = {MB T (MW * ΣMW * T) -1 MB + Σ VXd0 * -1} -1 × {MB T (MWΣMW T) -1 Vb + Σ VXd0 * -1 VX d0 *} ··· (23) now, the time t = when maneuvers it is assumed that detected at t d, the estimated state quantity and the condition of the estimated information matrix at time t = t d, what put the ingredients on the velocity zero VX d0 * and matrix sigma VXd0 * -1 and these are foresight information. Then, at each time t = t d + 1 , t
Equation (23) is derived from the observation direction θ m (t) of the (m−d) set of d + 2 , ..., T m and the Doppler shift observation frequency or ν km (k = 1,2, ..., p). Is used to calculate the initial analysis value VX 00 * of the target motion analysis after maneuvering. In the calculation of the initial value VX 00 * , since the velocity-related component of the estimated information matrix Σ VXd0 * -1 is set to zero, it is possible to remove the influence of the velocity component assumed to be zero in the estimated state quantity VX d0 *. . Also,
The initial value VX 00 * contains foresight information regarding the position at the time of maneuver detection, and is also a solution of a pseudo-linear equation for the observation time series after maneuver detection. Therefore,
Convergence can be accelerated when obtaining a least-squares solution that minimizes the evaluation function of Expression (14) as an initial value that makes use of both the prior information and the observation data.
【0018】図1は、本発明の実施形態の目標運動解析
方法に用いられる目標運動解析装置の機能ブロック図で
ある。この目標運動解析装置は、入力端子21を介し
て、図示しない受波器センサアレイからの受信信号を入
力する方位情報算出部22及び周波数情報算出部23を
備えている。方位情報算出部22は、目標2の放射音の
到来方位を受信信号から算出するものであり、周波数情
報算出部23は、目標の放射音の周波数成分の算出を行
うものである。方位情報算出部22と周波数情報算出部
33の出力側は、共に初期値算出部24とマニューバ検
出部25に接続されている。マニューバ検出部25は、
方位情報算出部22及び周波数情報算出部23から与え
られた方位情報と周波数情報から、目標2のマニューバ
の検出を行うと共に、推定状態量VXd0 * 及び推定情報行
列ΣVXd0* -1を出力する機能を有し、それらを初期値算
出部24に渡すようなっている。初期値算出部24は、
方位情報と周波数情報と推定状態量VXd0 * 及び推定情報
行列ΣVXd0* -1とから、初期状態量を算出する機能を有
している。初期値算出部24とマニューバ検出部25に
は、内部状態量推定部26が接続されている。内部状態
量推定部26は目標の運動を解析するものであり、その
解析結果は、出力端子27を介して出力されるようにな
っている。FIG. 1 is a functional block diagram of a target motion analysis device used in the target motion analysis method according to the embodiment of the present invention. The target motion analysis device includes an azimuth information calculation unit 22 and a frequency information calculation unit 23 that input a reception signal from a wave receiver sensor array (not shown) via an input terminal 21. The azimuth information calculation unit 22 calculates the arrival direction of the radiated sound of the target 2 from the received signal, and the frequency information calculation unit 23 calculates the frequency component of the radiated sound of the target. The output sides of the azimuth information calculation unit 22 and the frequency information calculation unit 33 are both connected to the initial value calculation unit 24 and the maneuver detection unit 25. The maneuver detector 25
The maneuver of the target 2 is detected from the azimuth information and the frequency information given by the azimuth information calculation unit 22 and the frequency information calculation unit 23, and the estimated state quantity VX d0 * and the estimated information matrix Σ VXd0 * -1 are output. It has a function and passes them to the initial value calculation unit 24. The initial value calculation unit 24
It has a function of calculating the initial state quantity from the azimuth information, the frequency information, the estimated state quantity VX d0 *, and the estimated information matrix Σ VXd0 * −1 . An internal state quantity estimating unit 26 is connected to the initial value calculating unit 24 and the maneuver detecting unit 25. The internal state quantity estimating unit 26 analyzes the target motion, and the analysis result is output via the output terminal 27.
【0019】次に、図1の動作を説明するが、ここで
は、マニューバ検出時の目標2の位置情報を先見情報と
した場合を説明する。目標2の放射した音が、図示しな
い受波器センサアレイで受信され、その受信信号が入力
端子21を介して方位情報算出部22と周波数情報算出
部23に送られる。方位情報算出部22は受信信号から
観測方位角θm (t) を算出し、周波数情報算出部23は
ドップラシフト観測周波数成分νkm(t)(k=1,2,…,p) を
算出し、それらの結果が初期値算出部24に送られる。
各時刻t=t1 ,t2 ,…,tn におけるn組の観測方
位角θm (t)及びドップラシフト観測周波数成分ν
km(t)(k=1,2,…,p) が、初期値算出部24に入力される
と、該初期値算出部24は(10)式を用いて状態量の
解析初期値VX00 * を求め、その解析初期値VX00 * を内部
状態量推定部26に送る。内部状態量推定部26は、解
析初期値VX00 * を運動解析の初期値とし、(5)の評価
関数を最小化する目標運動解析を行って内部状態量の推
定値VX0 * を求める。内部状態量推定部26は、その推
定値VX0 * をマニューバ検出部25に送るともに、
(4)式及び(2)式を用いて、目標2の内部状態量Vx
2 (t)の推定値VX2 * (t)を出力端子27を介して出力
する。Next, the operation of FIG. 1 will be described. Here, the case where the position information of the target 2 at the time of detecting the maneuver is used as the foreseeing information will be described. The sound radiated by the target 2 is received by a receiver sensor array (not shown), and the received signal is sent to the azimuth information calculation unit 22 and the frequency information calculation unit 23 via the input terminal 21. The azimuth information calculation unit 22 calculates the observation azimuth angle θ m (t) from the received signal, and the frequency information calculation unit 23 calculates the Doppler shift observation frequency component ν km (t) (k = 1,2, ..., p). Then, those results are sent to the initial value calculation unit 24.
N sets of observation azimuths θ m (t) and Doppler shift observation frequency components ν at each time t = t 1 , t 2 , ..., T n
When km (t) (k = 1,2, ..., p) is input to the initial value calculation unit 24, the initial value calculation unit 24 uses the equation (10) to analyze the initial state value VX 00. * Is obtained and the analysis initial value VX 00 * is sent to the internal state quantity estimating unit 26. The internal state quantity estimating unit 26 determines the estimated value VX 0 * of the internal state quantity by performing the target movement analysis that minimizes the evaluation function of (5) by using the analysis initial value VX 00 * as the initial value of the movement analysis. The internal state quantity estimation unit 26 sends the estimated value VX 0 * to the maneuver detection unit 25, and
Using the equations (4) and (2), the internal state quantity Vx of the target 2
2 (t) estimated value VX 2 * (t) through an output terminal 27 of output.
【0020】次ステップにおいて、各時刻t=tn+1 ,
tn+2 ,…,tm (>tn ) の(m−n)組の観測方位角
θm (t)及びドップラシフト観測周波数成分νkm(t)(k=
1,2,…,p) が、初期値算出部24及びマニューバ検出部
25に入力されると、マニューバ検出部25では、(1
3)式で定義される推定算差の統計分布を調査し、その
調査結果でマニューバの検出を行う。マニューバ検出部
25でマニューバが検出された場合、そのマニューバ検
出部25は、(12)式を用いてマニューバ検出時点t
=td の推定情報行列を算出し、速度に関する成分をゼ
ロとおいた内部状態量の推定値及び該推定情報行列をそ
れぞれVXd0 * 及びΣVXd0* -1とし、それらを初期値算出
部24に送る。初期値算出部24は、内部状態量の推定
値VXd0 * 及び該推定情報行列ΣVXd0* -1を先見情報と
し、各時刻t=td+1 ,td+2 ,…,tm の(m−d)
組の観測方位角θm (t)及びドップラシフト観測周波数
成分νkm(t)(k=1,2, …,p)に対して(23)式を
用い運動解析の解析初期値VX00 * を求め、その解析初期
値VX00 * を内部状態量推定部26に送る。内部状態量推
定部26は解析初期値VX00 * を運動解析の初期値とし、
(14)式の評価関数を最少化する目標運動解析を行
う。そして、内部状態量推定部26は(4)式及び
(2)式を用い、目標2に対する位置ベクトルVx2 (t)
に対応する内部状態量の推定値VX2 * (t) を算出してそ
れを出力端子27を介して出力する。In the next step, at each time t = t n + 1 ,
The observed azimuth angle θ m (t) and the Doppler shift observed frequency component ν km (t) (k =) of (mn) sets of t n + 2 , ..., T m (> t n ).
1, 2, ..., P) is input to the initial value calculation unit 24 and the maneuver detection unit 25, the maneuver detection unit 25 outputs (1
The statistical distribution of the estimated arithmetic error defined by equation (3) is investigated, and the maneuver is detected by the investigation result. When the maneuver detector 25 detects a maneuver, the maneuver detector 25 uses the equation (12) to detect the maneuver t.
= T d, the estimated information matrix is calculated, and the estimated value of the internal state quantity with the velocity-related component set to zero and the estimated information matrix are set to VX d0 * and Σ VXd0 * -1 , respectively, and these are sent to the initial value calculation unit 24. send. The initial value calculation unit 24 uses the estimated value VX d0 * of the internal state quantity and the estimated information matrix Σ VXd0 * −1 as the foreseeing information, and at each time t = t d + 1 , t d + 2 , ..., T m . (Md)
Using the equation (23) for the observation azimuth θ m (t) and the Doppler shift observed frequency component ν km (t) (k = 1,2,…, p), the initial value of the analysis of motion analysis VX 00 * And the analysis initial value VX 00 * is sent to the internal state quantity estimating unit 26. The internal state quantity estimation unit 26 sets the analysis initial value VX 00 * as the initial value of the motion analysis,
A target motion analysis that minimizes the evaluation function of equation (14) is performed. Then, the internal state quantity estimation unit 26 uses the equations (4) and (2) to calculate the position vector Vx 2 (t) for the target 2.
The estimated value VX 2 * (t) of the internal state quantity corresponding to is calculated and output via the output terminal 27.
【0021】また、マニューバ検出部25においてマニ
ューバが検出されなかった場合、内部状態量の推定値VX
0 * を運動解析の初期値として、各時刻t=t1 ,
t2 ,…,tm のm組の観測方位角θm (t)及びドップ
ラシフト観測周波数成分νkm(t)(k =1,2, …,p)に
対して(5)式の評価関数を最小とする目標運動解析を
行ない、目標2に対する位置ベクトルVx2 (t) に対応す
る内部状態量の推定値VX2 * (t) を算出して出力端子2
7を介して出力する。以上のように、本実施形態によれ
ば、目標2の状態量に関する先見情報と、観測量及びそ
の観測量の測定精度から、観測雑音成分が微小であると
して擬似線形方程式を構成し、その擬似線形方程式を解
くことで、目標2の状態量に関する先見情報を含んだ運
動解析の解析初期値VX00 * を定めている。そのため、事
前情報と観測データの両方の情報を生かすことが可能に
なり、(14)式の非線形方程式を解く際に、解の収束
が早くなり、従来の課題を解決できる。If the maneuver detector 25 does not detect a maneuver, the estimated value VX of the internal state quantity is calculated.
With 0 * as the initial value of the motion analysis, each time t = t 1 ,
Evaluation of equation (5) for m sets of observation azimuths θ m (t) and Doppler shift observed frequency components ν km (t) (k = 1,2,…, p) of t 2 , ..., t m. The target motion analysis that minimizes the function is performed, and the estimated value VX 2 * (t) of the internal state quantity corresponding to the position vector Vx 2 (t) for target 2 is calculated and output terminal 2
7 for output. As described above, according to the present embodiment, from the foreseeing information regarding the state quantity of the target 2, the observed quantity and the measurement accuracy of the observed quantity, the pseudo linear equation is constructed assuming that the observed noise component is minute, and the pseudo linear equation is calculated. By solving the linear equation, the analysis initial value VX 00 * of the motion analysis including the foresight information regarding the state quantity of the target 2 is determined. Therefore, it becomes possible to make use of both the prior information and the observation data, and when solving the non-linear equation (14), the solution converges quickly and the conventional problems can be solved.
【0022】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で
は、求める内部状態量を、目標2の位置と速度と目標2
の固有音源周波数としているが、目標2の位置と速度だ
けを求める場合にも適用が可能である。この場合には、
各(3),(4),(5,)(9)式から音源固有周波
数及びドップラシフト周波数を取り除けばよい。また、
図1の目標運動解析装置では、方位情報算出部22、周
波数情報算出部23、初期値算出部24、マニューバ検
出部25、及び内部状態量推定部26を個別なものとし
て記載しているが、受波器センサアレイから受信信号に
対してオンライン処理で上記実施形態と同様の処理をす
る構成としてもよい。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, the internal state quantity to be obtained is calculated by setting the position and velocity of the target 2
However, the present invention can be applied to the case where only the position and velocity of the target 2 are obtained. In this case,
The sound source natural frequency and the Doppler shift frequency may be removed from the equations (3), (4), (5) and (9). Also,
In the target motion analysis device of FIG. 1, the azimuth information calculation unit 22, the frequency information calculation unit 23, the initial value calculation unit 24, the maneuver detection unit 25, and the internal state amount estimation unit 26 are described as individual units. A configuration similar to that of the above-described embodiment may be adopted in which online processing is performed on a received signal from the receiver sensor array.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1から第
4の発明によれば、目標の状態量に関する先見情報と、
観測量及びその観測量の測定精度から、観測雑音成分が
微小であるとして擬似線形方程式を構成し、その擬似線
形方程式を解くことで、目標の状態量に関する先見情報
を含んだ運動解析の解析初期値を定めている。そのた
め、事前情報と観測データの両方の情報を生かすことが
可能になり、その解析初期値を用いて非線形方程式を解
けば解の収束が速くなり、目標の状態量の推定値が速く
得られる。As described in detail above, according to the first to fourth inventions, foreseeing information regarding the target state quantity,
Based on the observed amount and the measurement accuracy of the observed amount, a pseudo-linear equation is constructed assuming that the observation noise component is small, and by solving the pseudo-linear equation, the initial analysis of the motion analysis including the foresight information about the target state quantity. The value is set. Therefore, it becomes possible to make use of both the a priori information and the observation data, and if the nonlinear equation is solved by using the analysis initial value, the solution converges quickly and the target state quantity estimate can be obtained quickly.
【図1】本発明の実施形態の目標運動解析方法に用いら
れる目標運動解析装置の機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of a target motion analysis device used in a target motion analysis method according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来の目標運動解析方法を示す幾何学的説明図
である。FIG. 2 is a geometrical explanatory view showing a conventional desired motion analysis method.
【図3】従来の目標運動解析方法に用いられる目標運動
解析装置の機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of a desired motion analysis device used in a conventional desired motion analysis method.
22 方位情報算出部 23 周波数情報算出部 24 初期位置算出部 25 マニューバ検出部 26 内部状態量推定部 22 azimuth information calculation unit 23 frequency information calculation unit 24 initial position calculation unit 25 maneuver detection unit 26 internal state quantity estimation unit
Claims (4)
体に取り付けた受波器センサアレイで受信し、該目標に
対する方位角測定結果である方位観測量時系列から、該
目標が等速直線運動を行うものと仮定した上で該目標の
運動解析の初期値を定めて、該目標の位置及び速度に関
する状態量を推定する目標運動解析方法において、 前記目標の状態量に関する概略値とその精度からなる先
見情報が得られている場合、その先見情報と、前記方位
観測量と該方位観測量の測角精度と前記航走体の速度成
分と該航走体の位置の時系列とから、観測雑音成分が微
小であるとした擬似線形方程式を構成し、該擬似線形方
程式を解くことで前記先見情報の内容を含む解析初期値
を前記運動解析の初期値として定め、繰り返し演算を行
なって非線形最小二乗法を解くことまたは該初期値をオ
ンライン処理に用いて前記目標の位置及び速度に関する
状態量を推定することを特徴とする目標運動解析方法。1. A target sensor array which receives sound emitted from a target by a receiver sensor array attached to a movable body, and the target is equal from the azimuth observation time series which is the azimuth measurement result for the target. In the target motion analysis method of determining the initial value of the motion analysis of the target on the assumption that the fast linear motion is performed, and estimating the state quantity related to the position and speed of the target, a rough value related to the state quantity of the target and When the foresight information consisting of the accuracy is obtained, the foresight information, the azimuth observation amount, the angle measurement accuracy of the azimuth observation amount, the velocity component of the navigation vehicle, and the time series of the position of the navigation vehicle. From the above, a pseudo-linear equation in which the observation noise component is considered to be minute is formed, and by solving the pseudo-linear equation, an analysis initial value including the contents of the foresight information is determined as an initial value of the motion analysis, and repeated calculation is performed. Nonlinear least squares Desired motion analysis method and estimates the state amount related to the position and velocity of the target using the or initial value solving online processing.
体に取り付けた受波器センサアレイで受信し、該目標に
対する方位角測定結果である方位観測量時系列と該放射
された音のドップラシフト周波数測定結果である周波数
観測量時系列とから、該目標の位置及び速度に関する状
態量と目標の音源固有周波数に関する状態量とを、該目
標が等速直線運動を行うものと仮定した上で該目標の運
動解析の初期値を定めて推定する目標運動解析方法にお
いて、 前記目標の状態量に関する概略値とその精度からなる先
見情報が得られている場合、その先見情報と、前記方位
観測量と該方位観測量の測角精度と前記航走体の速度成
分と該航走体の位置の時系列と、前記周波数観測量と該
周波数観測量の測定精度の時系列とから観測雑音成分が
微小であるとした擬似線形方程式を構成し、該擬似線形
方程式を解くことで前記先見情報の内容を含む解析初期
値を前記運動解析の初期値として定め、繰り返し演算を
行なって非線形最小二乗法を解くことまたは該初期値を
オンライン処理に用いて、前記目標の位置及び速度に関
する状態量と目標の音源固有周波数に関する状態量とを
推定することを特徴とする目標運動解析方法。2. A sound sensor emitted from a target is received by a wave receiver sensor array attached to a movable body, and a time series of azimuth observation amount, which is a measurement result of azimuth with respect to the target, and the radiated sound. From the frequency observation amount time series which is the Doppler shift frequency measurement result of, it is assumed that the state amount relating to the position and velocity of the target and the state amount relating to the sound source natural frequency of the target are assumed to perform constant velocity linear motion. In the target motion analysis method for determining and estimating the initial value of the motion analysis of the target, when the foreseeing information including the approximate value and the accuracy of the state quantity of the target is obtained, the foreseeing information and the azimuth are obtained. Observation noise from the observation amount, the angle measurement accuracy of the azimuth observation amount, the time series of the velocity component of the moving body, the position of the moving body, and the time series of the frequency observation amount and the measurement accuracy of the frequency observation amount. The component is minute To form a pseudo-linear equation and solve the pseudo-linear equation to define an analysis initial value including the contents of the foresight information as the initial value of the motion analysis, and iteratively calculate the nonlinear least squares method or A target motion analysis method, wherein an initial value is used for online processing to estimate a state quantity related to the target position and velocity and a state quantity related to the target sound source natural frequency.
が検出された場合の前記先見情報は、前記速度に関する
成分をゼロとした該マニューバ検出時点の前記目標の状
態量の推定値とその状態量の推定情報行列とで構成し、 前記構成した先見情報と、前記マニューバ検出以降の前
記方位観測量と該方位観測量の測角精度と前記航走体の
速度成分と該航走体の位置の時系列とから、観測雑音成
分が微小であるとした擬似線形方程式を構成し、その擬
似線形方程式を解くことで前記先見情報の内容を含む解
析初期値を前記運動解析の初期値として定め、繰り返し
演算を行なって非線形最小二乗法を解くことまたは該初
期値をオンライン処理に用いて前記目標の位置及び速度
に関する状態量に関する状態量を推定することを特徴と
する請求項1記載の目標運動解析方法。3. The estimated value and the state quantity of the target state quantity at the time of the maneuver detection when the maneuver such as a change of the target needle and a gear shift is detected are zero when the component related to the speed is zero. Of the estimated information matrix, the configured foresight information, the azimuth observation amount after the maneuver detection, the angle measurement accuracy of the azimuth observation amount, the velocity component of the vehicle and the position of the vehicle. From the time series, construct a pseudo-linear equation that the observation noise component is minute, and solve the pseudo-linear equation to set the analysis initial value including the contents of the foresight information as the initial value of the motion analysis, and repeat. 2. A state quantity relating to a state quantity relating to the position and velocity of the target is estimated by performing a calculation to solve the nonlinear least squares method or by using the initial value for online processing. The desired motion analysis method.
が検出された場合の前記先見情報は、前記速度に関する
成分をゼロとした該マニューバ検出時点の前記目標の状
態量の推定値とその状態量の推定情報行列とで構成し、 前記構成した先見情報と、前記方位観測量と該方位観測
量の測角精度と前記航走体の速度成分と該航走体の位置
の時系列と、前記周波数観測量と該周波数観測量の測定
精度の時系列とから観測雑音成分が微小であるとした擬
似線形方程式を構成し、その擬似線形方程式を解くこと
で前記先見情報の内容を含む解析初期値を前記運動解析
の初期値として定め、繰り返し演算を行なって非線形最
小二乗法を解くことまたは該初期値をオンライン処理に
用いて前記目標の位置及び速度に関する状態量と目標の
音源固有周波数に関する状態量とを推定することを特徴
とする請求項2記載の目標運動解析方法。4. The estimated value of the target state quantity at the time of detecting the maneuver and the state quantity thereof when the maneuver such as a change of the target needle and a gear shift is detected is zero. The estimated information matrix of, the configured foresight information, the azimuth observation amount, the angle measurement accuracy of the azimuth observation amount, the speed component of the vehicle and the time series of the position of the vehicle, and An analysis initial value that includes the contents of the foresight information by constructing a pseudo-linear equation in which the observed noise component is minute from the frequency observation amount and the time series of the measurement accuracy of the frequency observation amount, and solving the pseudo-linear equation As the initial value of the motion analysis, and the nonlinear least squares method is solved by performing an iterative calculation, or the initial value is used for online processing to determine the state quantity related to the target position and velocity and the target sound source natural frequency. Desired motion analysis method according to claim 2, wherein the estimating the state amount.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29418495A JPH09133750A (en) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Target motion analysis method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29418495A JPH09133750A (en) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Target motion analysis method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09133750A true JPH09133750A (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=17804407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29418495A Withdrawn JPH09133750A (en) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Target motion analysis method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09133750A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008268044A (en) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method of estimating targeted state amount |
JP2009058367A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hitachi Ltd | Target motion analysis method and device |
-
1995
- 1995-11-13 JP JP29418495A patent/JPH09133750A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008268044A (en) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method of estimating targeted state amount |
JP2009058367A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hitachi Ltd | Target motion analysis method and device |
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