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Perfectionnements relatifs à l'appréciation de pistes de cibles
L'invention concerne un procédé et un appareil pour l'appréciation d'une piste de cible nouvellement signalée et pour la corrélation de la piste de cible nouvellement signalée avec des pistes de cibles signalées précédemment, pour lesquelles on dispose de données emmagasinées, pour déterminer si la piste de cible nouvellement signalée représente en réalité une cible nouvelle.
L'invention est destinée à être utilisée en association avec plusieurs postes de détection et de signalisation de cibles, dont chacun fournit l'information concernant la cible à un processeur central qui comprend une mémoire de données de base d'information sur les pistes de cibles.
Il est possible qu'une piste de cible nouvellement signalée par l'un des postes de détection ait déjà été signalée au processeur central par un autre poste de détection et que les données qui y sont relatives soient déjà emmagasinées dans la mémoire de base des données. Il est essentiel que la piste de cible nouvellement signalée soit appréciée en regard des données de pistes de cibles emmagasinées, pour voir si elle peut être corrélée avec une piste de cible connue (déjà signalée) et, par suite, si elle peut être rejetée. On comprendra les implications d'une erreur
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dans une telle appréciation.
Au contraire, si la piste de cible nouvellement signalée peut être confirmée comme une piste connue (cible déjà signalée), les données qui y sont relatives ne doivent pas être emmagasinées comme piste de cible séparée dans la mémoire de base des données, pour éviter une surcharge de fonctionnement et un ralentissement du fonctionnement du processeur central.
Les procédés connus d'appréciation d'une corrélation font intervenir l'emploi des propriétés d'une distribution d'erreurs, pour dimensionner une porte ou barrière d'exclusion. Toute piste tombant hors de la porte d'exclusion ne sera pas corrélée et sera acceptée comme étant celle d'une nouvelle cible. Cependant, lorsque la densité des pistes locales dans l'espace d'observation est élevée et/ou lorsque les
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erreurs, portant sur les pistes, d'un poste de détecerreurs e tion, sont relativement importantes, une ou plusieurs pistes peuvent n'être pas rejetées et beaucoup d'entre elles subsistent comme candidates corrélables possibles.
Dans ce dernier cas, la procédure normale était de répéter l'essai statistique avec des reports de pistes successifs pour déterminer, à partir d'une série d'essais, laquelle piste candidate a. le plus de chance de répondre à une vraie corrélation.
Un document dont on dispose pour décrire une corrélation comme indiqué précédemment est le Naval Research Laboratory Report No. 8340 d'octobre 1979, intitulé''Naval Océan-surveillance Corrélation Handbook, 1978" de H. L. Wiener, W. W. William, I. R. Goodman et J. H. Kullback.
Lorsque la décision de corréler ou non doit être basée sur des données limitées ou lorsqu'il existe une contrainte de temps importante et que la corrélation doit être déterminée sur la base d'un seul essai,
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c'est-à-dire en une passe unique, les procédés de corrélation antérieurs conduiraient à un grand nombre de rejets incorrects avec par conséquent l'emmagasinement non nécessaire de nouvelles données pour *'nou- velles cibles" dans un processeur central où, en fait, les données de''nouvelle cible''se rapportent à une cible existante.
Un but de la présente invention est de procurer un procédé et un appareil perfectionnés pour la corrélation, par passe unique, de pistes de cibles.
Suivant l'invention, on procure un procédé de corrélation de pistes de cibles comprenant les étapes consistant à comparer les paramètres de position d'une nouvelle cible aux paramètres emmagasinés de position/ vitesse de pistes de cibles connues, consistant à utiliser
1) un filtre de position grossier pour rejeter les pistes dont les données emmagasinées permettent une exclusion sûre de la corrélation ;
2) la détermination du fait que la nouvelle cible peut être corrélée, dans les limites d'une erreur sur les pistes de cibles, avec des pistes de cibles emmagasinées, extrapolées pour le temps et la position signalés de la nouvelle cible ;
3) la réalisation d'une sélection de la plus voisine des pistes de cibles emmagasinées, choisies comme candidates pour la corrélation dans les limites de l'erreur sur les pistes de cibles ;
et
4) lorsque plusieurs candidats sont dans les limites de l'erreur de piste de cible, le rejet de la sélection la plus voisine comme candidate corrélée si la position extrapolée de la voisine la plus proche diffère en distance de la cible nouvellement signalée, de plus que la moitié de la distance de la voisine la plus proche.
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L'invention procure aussi un appareil pour apprécier la corrélation d'une nouvelle cible avec des pistes de cibles emmagasinées, comprenant un filtre grossier pour rejeter toutes les pistes de cibles emmagasinées, dont les paramètres de position autorisent un rejet sûr, un filtre à porte pour l'erreur de piste, pour faire passer seulement les pistes de cibles emmagasinées dont les paramètres de position mis à jour se trouvent dans les tolérances d'erreur de piste, des moyens pour choisir, comme voisine la plus proche, la piste de cible passée dont les paramètres de position mis à jour sont les plus proches de la nouvelle cible, des moyens pour déterminer si la position de la piste de cible passée la plus proche parmi une multiplicité de pistes de cibles passées,
diffère de la position de la nouvelle cible par moins que la moitié de la distance de la position de la piste de cible suivante la plus proche et, s'il en est ainsi, pour accepter la piste de cible passée la plus proche comme piste de cible corrélée.
L'invention sera décrite plus complètement, à titre d'exemple, en se référant aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un système de pistage comprenant des précorrélateurs suivant l'invention ; - la figure 2 est un schéma explicatif d'un précorrélateur suivant l'invention ; et
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e'l'ments du pré- - la figure 3 représente les éléments du pré- corrélateur de la figure 2.
Comme montré à la figure 1, un système de pistage comprend un processeur central 10 et une mémoire des données 12. Plusieurs pistes 14 de détection et de pistage de cibles détectent et suivent des pistes et fournissent l'information relative aux cibles au pro-
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cesseur central 10 pour le traitement de l'information et pour l'emmagasinement des paramètres de temps, de position et de vitesse des cibles détectées, dans la mémoire de données 12.
La corrélation des pistes de cibles est exécutée par le processeur central 10 sur l'information qui lui est fournie. Cependant, le poste de pistage 14a peut signaler une nouvelle cible qui, en fait, a déjà été signalée par le poste de pistage de cible 14b.
Pour éviter une surcharge du processeur central 10 et, par suite, un ralentissement de son fonctionnement, on a prévu, suivant la présente invention, entre chaque poste de pistage 14 et le processeur. central 10, un pré-corrélateur 16. On comprendra que chaque pré-corrélateur 16 peut faire partie de son poste de pistage 14 ou peut faire partie du processeur central 10. La tâche de chacun des pré-corrélateurs 16 est d'assurer que les données relatives à une nouvelle cible ne soient pas corrélables avec celles d'une piste déjà contenue dans la mémoire des données 12. Le précorrélateur 16 applique un algorithme en étapes, en une passe unique, à la détection d'une cible nouvellement reçue. La figure 2 représente l'opération fonctionnelle du pré-corrélateur, tandis que la figure 3 la montre plus en détail.
L'algorithme de pré-corrélation apprécie, en une passe unique, si oui ou non une piste nouvelle re- çue est la piste d'une nouvelle cible ou si c'est la piste d'une cible reçue d'un autre poste 14 et déjà contenue dans la mémoire de données 12. Ceci est exécuté par la comparaison des paramètres de position de la nouvelle cible à des paramètres de position mis à jour de toutes les autres pistes dans la mémoire de
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base des données 12.
L'appréciation est faite en quatre - In-i,'i
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étages par des """, auteur 16,
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comme suit : - Une porte de filtre grossier 16a (voir figure 2), c'est-à-dire un grand filtre de position rectangulaire dont le but est de rejeter rapidement et avec le minimum de calculs, toutes les pistes de base de données emmagasinées, qui peuvent être sûrement exclues comme candidates à la corrélation ; - une porte d'erreur de pistage 16b, qui est un filtre de position plus petit dont la dimension et la forme sont déterminées par l'information disponible en ce qui concerne les erreurs de pistage qui peuvent être attribuées à la source 14 de signalisation de piste.
Les pistes de base de données qui ont passé par la porte de filtre grossier 16a ont leurs coordonnées de position extrapolées pour le moment de l'arrivée de la signalisation de la nouvelle piste et il y a alors détermination du fait que oui ou non la position extrapolée tombe dans la porte d'erreur de pistage centrée sur la position de la nouvelle piste.
Si aucune piste de base de données ne tombe dans la porte d'erreur de pistage, la nouvelle piste est acceptée comme valable ; - la sélection de la voisine la plus proche, qui est la sélection de la piste de base de données dont la position extrapolée est la plus proche de celle de la nouvelle piste dans la porte d'erreur de pistage comme étant la candidate à la corrélation la plus probable ; - la règle de décision de conservation : celle-ci est appliquée dans la boite 16c pour déterminer si oui ou non il y a une preuve quelconque pour l'acceptation de la sélection la plus voisine comme corrélation valide.
La porte de filtre grossier 16a fonctionne de la manière suivante :
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On suppose que les paramètres de position de piste de la nouvelle piste sont (X, Y) à l'instant t et on suppose que les paramètres d'une piste de base de données sont (X., Y., x., y.) à l'instant t.. La piste de base de données passera la porte de filtre grossier 16a si
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X-X < K et Y-Y < K K1 et K2 sont des constantes dont les valeurs sont arrangées pour être plus grandes que trois fois l'erreur de pistage moyenne de la source 14 qui signale la nouvelle piste.
La porte d'erreur de pistage 16b fonctionne de la manière suivante.
Pour des pistes de base de données provenant de la mémoire 12, passant la porte de filtre grossier 16a, la porte d'erreur de pistage 16b détermine si oui ou non elles peuvent être rejetées comme candidates à la corrélation, avec un grand degré de fiabilité. L'information courante sur la variance et la covariance des coordonnées de position de piste est malheureusement retenue par les filtres de pistage aux sources de signalisation 14 et n'est pas transmise avec les signalisations de pistes. Les seuls critères dont on dispose sont certaines qualités de piste en termes de distances d'erreur et d'estimations à priori de la précision de pistage moyenne des diverses sources signalisatrices 14. Pour cette raison, on utilise une porte circulaire avec la distance au centre comme mesure, l'information discrète d'axes X et Y étant perdue.
On. suppose qu'une information suffisante est disponible pour estimeraet i les déviations normales de la position de piste pour la nouvelle piste et
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la piste de base de données. On exécute alors les calculs suivants : ss1 = ! - 1i àt t-t Zi xti Xi + At ; i 0 Y'i = Yi oui (X'i, Y'i) est la position extrapolée de la piste de base de données. En utilisant cette position, la dis-
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tance d. se calcule par d = ( (X-X') (Y-Y') ) Si d. > 3 (ce 2 + * ) 102, alors la piste de base de données est rejetée comme candidate à la corrélation.
On observera que-la validité des positions extrapolées dépend de l'exactitude et de la précision de la fixation du temps, qui peut être obtenue pour les données de pistes emmagasinées et les données de la nouvelle piste.
La sélection de la voisine la plus proche est réalisée de la manière suivante.
Lorsque plus qu'une piste de base de données a été choisie dans la porte d'erreur de pistage 16b comme candidate à la corrélation pour la nouvelle piste, un choix doit être fait entre les candidates. Un algorithme à passes multiples baserait le choix des candidates sur les résultats de la sélection de candidates sur un certain nombre de cycles mis à jour. Dans une passe unique, le choix doit être fait après une sélection unique. Dans ces circonstances, la candidate la plus probable est choisie par la règle de la voisine la plus proche. Si les distances (do 4) sont
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associées à n pistes candidates, celle pour laquelle dos ; min (d...... d) est choisie comme la candidate la plus vraisemblable pour la corrélation, c'est-àdire la "voisine la plus proche".
La règle de décision de conservation est appliquée dans la balte 16c comme suit :
La règle de la voisine la plus proche aura choisi la candidate à la corrélation la plus probable si la nouvelle piste est en fait corrélée avec une piste de base de données. Toutes les étapes de l'algorithme jusqu'à présent étaient des étapes de rejet, de sorte que le plus que l'on peut dire à propos de la candidate choisie est qu'il n'y a pas de preuve qu'elle n'est pas corrélée avec la nouvelle piste. Le nombre de candidates passant la porte d'erreur de pistage 16b (lorsqu'il y a des candidates multiples) sera petit, typiquement 2 à 4. Leur présence est due à des facteurs tels que des erreurs de manoeuvre, une surestimation des erreurs de pistage et une séparation localement petite des cibles.
L'échantillon est trop petit pour former une base pour des critères statistiques stricts, mais une règle d'attente logique peut être dérivée pour apprécier la validité d'acceptation de la candidate la plus voisine.
Si l'en suppose que la piste candidate la plus voisine et la nouvelle piste signalent la même cible,
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alors min (di t) est une mesure d'erreur. Tous n les autres éléments de (d...... d) seront une mesure d'erreur plus la séparation des cibles. Un test élémentaire pour une structure ou un dessin des distances des pistes candidates correspondant à cette supposition est le suivant :
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n min (d..... )'3 / (s + 1) fizz n tous les autres (d..... d..'/ (s ) i = 1
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Si cette condition est remplie, la candidate la plus voisine est acceptée comme en corrélation avec la nouvelle piste. Autrement, aucune décision n'est prise et, dans cette étape, la nouvelle piste est acceptée comme une nouvelle piste à emmagasiner dans la mémoire des données 12 et pour être traitée par le processeur central 10.
Lorsque seulement deux candidates ont passé la porte d'erreur de pistage 16b et que d ? > i , le test appliqué dans la boite 16c se réduit à :
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2. g1 < . e2. comme corrélation d'acceptation de la candidate voisine la plus proche.
Ce test est appelé règle de décision de conservation parce que dans l'essai simulé, il était montré qu'il était plus probable de rejeter une vraie corrélation que d'accepter une corrélation fausse.
L'invention n'est pas limitée aux détails précis de l'exemple qui précède. Par exemple, on comprendra qu'un système de pistage tel que décrit est simplement donné à titre d'exemple et peut comprendre beaucoup plus (ou moins) de postes de détection et de pistage et comprendra plus d'éléments (non décrits) exécutant d'autres fonctions. De même, la réalisation de la porte de filtre grossier, la porte d'erreur de
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pistage, la sélection de la candidate la plus voisine et l'application de la règle de décision de conservation peuvent avoir une large variété de formes quant au matériel, quant aux microprogrammes et quant aux logiciels.
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Légende des figures Sur la figure 2 pu = pistes de données de base uniques np = nouvelle piste npu = nouvelle piste unique cd = corrélation définie nd = pas de décision Sur la figure 3, en plus pf = pistes filtrées ne = pas de candidate le = une candidate cm = candidates multiples md = mesures de distance va = voisine la plus proche acceptée