JPS6025467A

JPS6025467A - 目標追尾方法

Info

Publication number: JPS6025467A
Application number: JP13401883A
Authority: JP
Inventors: Koji Ono; 大野　弘司
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-07-22
Filing date: 1983-07-22
Publication date: 1985-02-08

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】この発明は、レーダにより移動目標の追尾を行ない移動
目標からの反射波の周波数を観測し、移動目標とレーダ
の相対速度忙よるドツプラー効果を考慮することによっ
て、目標の加速度運動の検出を行う目標追尾方法忙関す
るものである。

従来のこの種方法では、レーダで観測した航空機等の移
動目標の位置をレーダを原点とするＸ−Ｙ直交座標系に
おける（　ＸＤ＃　ＹＤ　）として、（工）式。

（２）式により移動目標の位置の平滑を行うとともに。

（３）式（４）式の速度の平滑を行った後に（５）式（
６）式によって目標の未来位置の予測を行い、これと平
行して１重み糸数α、ｐをくり返しｎの増加に対応して
単調に減少させる。

ｘｓ（ｎ）＝ｘ、（ｎ）＋ａ＋ｘＤ（ｎ）−ｘＰ（ｎ）
ｌ　（１）ｙｓ（ｎ）＝ｙｐ（ｎ）＋σ（ｙｎ（ｎ）−
ｙｐ（ｎ）ｌ　（２＋文（ｎ）＝又（ｎ−１）　＋　Ｔ
　Ｉ　Ｘｒｙ　（ｎ　）　Ｙｐ　（ｎ）　ｌ　ｔ３）ｔ
（ｎ）＝ｔ（ｎ−１）＋〒（ＹＤ（ｎ）−Ｙ、（ｎ）ｌ
　（４１ＸＰ（ｎ十〇＝ｘ、（ｎ）＋Ｔ−ｘ（ｎ）　（
５１ｙ　（ｎ”）＝ＹＢ（ｎ）＋Ｔ−ｙ（ｎ）　（６）
ｇｘ（ｎ＋１）＝！〒）　Ｘｐ　（ｎ”　’　）　）　
’　（７）εｙ（”　＋１）　＝Ｊ（Ｙｏ（ｎ＋’）　
Ｙｐ（””’））　２　ｆ８）ｅ（ｎ＋　１’）＝７ε
ｘ（ｎ＋１）２＋εｙ（ｎ＋１）２（９）ただし、　（
１）　〜（９１式において、ＸＤ、ＹＤは目標のＸ。

ｙ座標ｔ　Ｘｓ＋　ＹＢは目標の位置の平滑値２文、ｔ
は速度の平滑値ｔ　ｘｐｔ　ＹＰは目標の位置の予測値
、αは位置の平滑化の重み、βは速度の平滑化の重み。

Ｔはデータのサンプリング間隔、ｎはサンプリング時刻
を表す。

しかしながら、この従来の方法においては、目標の位置
の平滑、予測および速度の平滑を線形演算で行なってい
るためｆ　”ｊ　βが充分減少した後。

目標が加速度運動を行うと、目標の予測位置、平滑速度
、進行方向の誤差が増大し、その結果（９）式の誤差関
数が大きくなり、ε（ｎ）の値が太き（なった後にしか
、加速度運動が検知できソｘ、いという欠点を有してい
た。

、この発明は、かかる欠点を改善するためになされたも
のであり、誤差が増大する前に、目標の加速度運動を検
知し２位置予測等の誤差を少なくする目標追尾方式を提
供するものである。

すなわち１発信周波数と追尾フィルターによって推定さ
れる目標の位置と速度により、サンプリング時刻ｎｌｃ
おいて予測されるドツプラー周波数ｆ’ｎ　（ｎ　）と
、実際にサンプリング時刻ｎにおいて観測されるドツプ
ラー周波数ｆｏ　（ｎ　）との差異により。

移動目標の加速度運動を検知し、追尾フィルターの重み
糸数α、βを増大させるものである。

以下第１図〜第６図に示す実施例によって、この発明を
具体的に説明する。

第１図は、この発明の全体の構成を示した図であり９図
中（１）はアンテナ、（２）は切換器であり、切換器（
２）によって、送信モード、受信モードの切換を行１よ
う。

（３）は送信機で所定の周波数ｆ８で送信し、また。

（４）は受信機であり、送信機（３）によって送信され
た電波の移動目標による反射波ｆＰを受信する。

（５）は、ドツプラー周波数検出器であり、送信周波数
ｆＳと、受信周波数ｆＰより、サンプリング時刻ｎにお
けるドツプラ周波数ｆ。（ｎ）を０１式により算出する
。

ｆ　（ｎ）”ｆ８−ｆＰＨ（６）は、目標位置算出器で、レーダによって得られた
極座標系のデータを、　（１Ｑ式（１２）式によって。

アンテナ（１）を原点とした直交座標系へ変換する。

Ｘ、（ｎ）：几ｃｏｓθ　（着）Ｙｏ（ｎ）＝Ｒｓｉｎｌｌ）　（１２）ここでｙ　ＸＩ
）（ｎ　）　ｅ　Ｙｐ　（ｎ　）は各々サンプリング時
刻ｎＫおける移動目標のＸ座標、Ｘ座標、几は移動目標
までの距離、θは、直交座標系内の原点と移動目標を結
ぶ線分ど、Ｘ軸止方向とのなす角である・（７）は、追尾フィルターであり、目標位置算出器（６
）の出力ＸＤ（ｎ）　、　ＹＤ（ｎ）を入力とし、（１
）弐〜（６）式の演算を行うものである。

（８）は、ドツプラー周波数予測器であり、追尾フィル
タ（７）の中の平滑速度成分ｘ（ｎ）ｔ　ｙ（ｎ）と、
送信周波数ｆ３．電波伝播定数Ｃ１移動目標の進行方向
と、原点と目標位置を結ぶ線分のなす角θ。を用いて、
サンプリング時刻ｎにおいて予測される周波数ｆ　Ｏ（
ｎ　）をめる。

（９）は、加速度運動検出器で、ドツプラー周波数予測
器（８）の出力九石負と、ドツプラー周波数検出器の出
力ｆＤ（ｎ）の差をめ、許容誤差ε。より大きな差異を
検出した場合には、移動目標は加速度運動を行なりてい
るものとみなし、（１）弐〜（６）式中の重み糸数α、
ρを増大させる。

第２図は、移動目標の追尾状況を直交座標系内に示した
図であり２図中（ａｌは、ｙ軸、（ｂ）はｙ軸。

（Ｃ１ば、移動目標が等速直線運動を行なっていると仮
定した場合の航跡である。

また０は原点であり、アンテナの位置を示し。

Ｐｎは、サンプリング時刻ｎにおいて、観測された移動
目標の位置であり、そのｘ−ｙ成分はＸＤ（ｎ）’ｆｖ
　（ｎ　）である。

θ□は、航跡（ｃｌと、百％のなす角であり、　θは。

ｙ軸（ｂ）と、帆のなす角である。

第３図は、目標位置算出器（６）を具体的に示す図であ
り２図中ＱＱは、アンテナ（１）と移動目標との距離ｏ
ｐ、　、（１１）はｏｐ、−とｙ軸のなす角θである。

（１２）は正弦、余弦をめる演算器でθ（１１）を入力
とし、　ｃｏｓθ、　ｓｉｎθを算出する。

（１３）　、　（１４）は乗算器で呵（１０）に対して
、正弦、余弦演算器（１２）の出力ｃｏｓθ、ｓｉｎθ
を乗じ。

ｘＤ（ｎ）　、　ｙＤ（ｎ）をめるものである。

第４図は追尾フィルターを具体的に表わす図であり、（
１）弐〜（６）式の演算を行う。

（１）弐〜（６）式で明らかなように、Ｘ座標成分、Ｘ
座標成分の演算は独立であり、また、各々の成分に対し
ては、全く同様な演算を行うものであり。

第４図は、１つの成分に対してのみ表わしている。

図中（１５）は、入力データで、　ｘＤ（ｎ）　（又は
Ｙｎ　（ｎ　）　）を示す。

（１６）は、減算器であり、前回の予測位置Ｘｐ　（ｎ
　）（又はＹｐ　（ｎ　）　）をｘＤ（ｎ）　（又はｙ
Ｄ（ｎ））より減じる・（１７）は位置重み糸数αｐ　
（１８）は速度重み糸数β。

（１９）はサンプリング周期Ｔ、（２０）は除算器であ
り。

β（１８）をＴ　（１９）で除算し、β／Ｔをめる。

また、（２１）、　（２２）は乗算器で、各々、ρ／Ｔ
。

ａ　（１７）を、　ｘＤ（ｎ）−ｘＰ（ｎ）　（又は、
ＹＤ（ｎ）−ＹＰ（ｎ））Ｋ対して乗する。

（２３）は加算器、　（２４）、（２５）は遅延素子で
あり。

サンプリング時刻が１つ前の値を表わす。

（２６）は、平滑速度文（ｎ）（又はｆ（ｎ））を示す
。

（２７）は乗算器、（２Ｂ）は加算器で、加算器（２８
）の出力がＸＰ（ｎ＋１）（又はＹｐ（ｎ＋１））　と
なる。

上記構成により、（Ｉ）弐〜（６）式の追尾フィルタの
演算を行う。

第５図は、ドツプラー周波数子ｆｉｌｌ器（８）を具体
的に示す図であり２図中（２９）、（！１０）は平滑速
度成分を示し各々大（ｎ）、オ（ｎ）を表わす゛。

また、（５１）はベクトル演算器で９文（ｎ）（２９）
　。

幸（ｎ）（３０）を入力とし、移動目標の速度■。を（
１３）式によっ請求めるものである。

■＝５）２＋♀（ｎ）２（１３）１］（５２）は、第２図中のθ。を表わすデータ、　（３５
）は。

余弦演算器、　（３５）は２発信周波数稲の２倍２・ｆ
ｓを示すデータ、（＋４）は、電波伝播定数Ｏの逆数を
表わすデータ、　（３６）、　（５７）？　（３８）は
乗算器である。

上記構成によって、予測ドツプラー周波数ｆ　ｎ　（ｎ
　）をめる（１４）式を実行する。

−２・ｆ　−Ｖ　−ＣＯ８θ ｆ（ｎ）＝　５”　”　（１４）Ｄ　、ａ第６図は、加速度運動検出器（９）を具体的に示す図で
あり２図中、　＜５９＞、　（４０）、　（４１）はデ
ータを表わし、各々、予測ドツプラー周波数ｆ、（ｎ）
ｔ　観測ドツプラー周波数ｆｎ（ｎ）　？許容誤差ε。

である。

（４２）は加算器、（４３）は、絶対値演算器であり。

入力データが負の場合は、符号を反転し、正の場合は、
何もしない。

（４４）は比較演算器であり、この場合は（１６）式の
条件を満足する場合には１．満足しない場合は０を出力
する。

εＤ（ｎ）　＝［訂ｉｉ”＞　’ｆｎ（ｎ）　ｌ　（１
５）εｎ（ｎ）＞ε。　（１６）（４５）、　（４６）は、セレクター素子であり１人に
入力される値がＯの場合は、０の側のデータをＹに出力
し、Ａに入力される値が１の場合は、１の側のデータを
Ｙに出力する。（図中、Ａ、Ｙ、０゜１は素子の端子を
表わす）（４７）、　（４Ｂ）＃　（４９）、　（５０）は、セ
レクター素子への入力データであり、各々、単調減少す
るα、α。。

単調減少するβ、β。であり、α。、β。は（１７）式
（１８）式を満足するシステムの固有値である。

１≧α。〉α　（１７）１≧β。〉β　（１８）（５１）、　（５２）は、セレクター素子の出力であり
。

各々位置重み糸数α、速度重み糸数βで、第４図中α（
１７）、β（１８）へ保持される。

追尾フィルター（１）弐〜（６）式中の１重み糸数α。

βの値が小さい時には等速直線運動に精度良く追従し、
大きい場合には、加速度運動にも追従できるため上記の
方法によって、加速度運動が検出された場合は１重み糸
数、α、βの値を増大させることにより移動目標の加速
度運動に追従することが可能である。

従がって９本発明の目標追尾方式によれば目標が等速直
腺運動から加速度運動に移行した場合にも、遅れること
なく追尾できるという効果を持つ。

以上は、（１）〜（６）式による追尾アルゴリズムの場
合を示したが２等速直線運動を前提とする他のアルゴリ
ズムを有する他の追尾方式に対しても本方式を用いるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明全体の構成を示す図、第２図は、直交
座標系での追尾状況を示す図、第３図は。目標位置検出器を具体的に示す図、第４図は、追尾フィ
ルタを具体的に示す図、第５図は、ドツプラー周波数予
測器を具体的に示す図、第６図は。加速度運動検出器を具体的に示す図である。図中、（１）はアンテナ、（２）は切替器、（３）は送
信機。（４）は受信機、（５）はドツプラー周波数検出器、（
６）は目標位置算出器、（７）は追尾フィルタ、（８）
はドｙプラ周波数予測器、（９）は加速度運動検出器＃
　（１０Ｘ１１）は入力データ、　（１２）は正弦余弦
算出器＝　（１３Ｘ１４）は乗算器、（１５）は入力デ
ータ、　（１６）は加算器。（１７ＸｊＢ）は重み糸数データ、（１９）はサンプリ
ング周期データ、　（２０）は除算器、　（２１）は乗
算器ｔ　（２２）は乗算器、　（２５）は加算器−（２
４Ｘ２５）は遅延素子。（２６）はデータ、（２７）は乗算器ｒ　（２８）は加
算器、　（２９）（３０）はデータ、（３１）はベクト
ル演算器、（３２Ｘ易）（５４）はデータ、　（５５）
は余弦演算装置、　（ｘ６）（５７）（５Ｂ）は乗算器
、　（３９）（４０）（４１）はデータ、　（４２）は
減算器。（４３）は絶対値演算器、（４りは比較演算素子、　（
４５）（４６）はセレクター素子、（４７Ｘ４８）（４
９）（５０）（５ｔ）（５２）はデータ、ａはｙ軸、ｂ
はｙ軸、Ｃは目標の航跡。Ｐｎ　２　’　ｎ、＃　Ｐｎはｍ　ｍ＋’、点、Ｏｎ、
θは角度である。代理人大岩増雄

Claims

【特許請求の範囲】空間内を移動する目標を観測するレーダと、上記レーダ
によって得られたデータをもとに移動目標の位置と、ド
ツプラー周波数を検出する手段と。上記検出手段によって得られた目標位置より、予測され
るドツプラー周波数を算出する手段と１等速直線運動を
前提とした追尾フィルターとを有し。上記予測ドツプラー周波数と観測ドツプラー周波数の差
異によって、上記追尾フィルターの重み糸数を変化させ
ることを特徴とする目標追尾方式。