JPH0453393B2 - - Google Patents

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JPH0453393B2
JPH0453393B2 JP60167007A JP16700785A JPH0453393B2 JP H0453393 B2 JPH0453393 B2 JP H0453393B2 JP 60167007 A JP60167007 A JP 60167007A JP 16700785 A JP16700785 A JP 16700785A JP H0453393 B2 JPH0453393 B2 JP H0453393B2
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JP
Japan
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target
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motion
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observation
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JP60167007A
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English (en)
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JPS6227677A (ja
Inventor
Kohei Nomoto
Tetsuo Kirimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP60167007A priority Critical patent/JPS6227677A/ja
Publication of JPS6227677A publication Critical patent/JPS6227677A/ja
Publication of JPH0453393B2 publication Critical patent/JPH0453393B2/ja
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば飛行目標等の追尾目標をレ
ーダ等の観測手段により追尾するため、実際の観
測値等から次の予測状態値等を得るための追尾フ
イルタに関するものである。 〔従来の技術〕 第4図は、レーダにより飛行目標を追尾する従
来の追尾フイルタの構成図であり、図において1
は図示しないレーダにより観測され、数値化され
た観測値の入力線、2は同じくレーダにより与え
られる観測誤差分散値の入力線、3は極座標系か
ら直交座標系への座標変換器、4は観測誤差分散
値と予測誤差分散値を入力して推定ゲインを出力
する推定ゲイン計算器、5は予測状態値と観測値
との残差と、予測状態値と、推定ゲインを入力し
て推定状態値を出力する状態推定器、6は推定ゲ
インと予測誤差分散値を入力して推定誤差分散値
を出力する推定誤差分散計算器、7は推定状態値
を入力して予測状態値を出力する状態予測器、8
は推定誤差分散値を入力して予測誤差分散値を出
力する予測誤差分散計算器、9は予測状態値出力
線、10は予測誤差分散値出力線、11は1時刻
分の時間遅延を意味する遅延要素12は直交座標
系から極座標系への座標変換器である。 次に、飛行目標の運動と観測過程をモデル化
し、従来の追尾フイルタの動作を説明する。 〓K+1=〓〓K+〓K (1) ここで、添字Kは時刻Kにおける値であることを
示し、太文字はその値がベクトルまたは行列であ
ることを示す。式中、〓Kは目標の状態値であり、
直交座標系における3方向(x,y,z)の位置
と速度により構成される6次ベクトルである。〓
は6×6の遷移行列、〓はシステム雑音として扱
われる加速度雑音の影響であり、6次ベツトルと
なる。これらは、それぞれ次に示すように表され
る。 〓K=X方向の位置 X方向の速度 y方向の位置 y方向の速度 z方向の位置 z方向の速度K ,〓=1T0000 010000 001T00 000100 00001T 000001 〓K=加速度雑音がx方向の位置に及す影響 加速度雑音がx方向の速度に及す影響 加速度雑音がy方向の位置に及す影響 加速度雑音がy方向の速度に及す影響 加速度雑音がz方向の位置に及す影響 加速度雑音がz方向の速度に及す影響K ここで、Tは観測時間間隔(以下サンプリング
時間と記す)であり、この従来の追尾フイルタで
は常に一定である。 上記システム雑音〓Kの統計的性質は次のとお
りである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のような従来の追尾フイル
タでは、サンプリング時間T、及び、予測におけ
る目標の運動特性の仮定値が一定であつたため、
例えば飛行目標が旋回運動を始めた場合には、変
化の激しい運動特性を仮定して速いサンプリン
グ・レートで観測しなければならないのにもかか
わらず、それができないために目標を見失つた
り、反対に、飛行目標が等速直線運動をしている
場合には、変化が微小な運動特性を仮定すれば粗
いサンプリング・レートでも追尾が可能であるの
にもかかわらず、それができないたに必要以上の
観測をしてしまうなどという問題があつた。 この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、等速直線運動や旋回運動等の追尾
目標の運動状態に応じて観測時間間隔及び運動特
性の仮定値を変えることができるようにして、観
測回数の削減が図れるとともに、追尾目標を見失
うことのない追尾フイルタを得ることを目的とす
る。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る追尾フイルタは、予測状態値と
観測値との残差と、観測誤差分散値と、予測誤差
分散値とを入力して追尾目標の運動状態を検出す
る検出手段と、観測時間間隔指示信号により観測
時間間隔を切り換える第1切換手段と、上記検出
手段の検出結果にもとづき上記第1切換手段に観
測時間間隔指示信号を出力する観測時間間隔指示
手段と、上記検出結果にもとづき運動特性の仮定
値を切り換える第2切換手段とを備えたものであ
る。 〔作用〕 この発明においては、追尾目標の運動状態を検
出し、それにしたがつてサンプリング時間と、目
標の運動特性の仮定値とを適応的に切り換えるこ
とにより、目標が等速直線運動等を行つている場
合には観測頻度を節約し、目標が旋回運動等を行
つている場合には目標の運動変化に即応してこを
見失わないように追尾を行う。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。 第1図はこの発明の一実施例を示す構成図であ
り、1〜12は上記従来装置と全く同一のもので
ある。13は旋回検出器であり、予測状態値と実
際の観測値との残差、観測誤差分散値、及び予測
誤差分散値を入力して目標の旋回状態を検出する
検出手段である。14は観測時間間隔指示手段と
してのサンプリング指示器である。15は状態予
測器7の入力切換スイツチ、16は予測誤差分散
計算器8の入力切換スイツチ、17はサンプリン
グ時間指示出力線であり、これらは、上記旋回検
出器13の検出結果にしたがつて上記サンプリン
グ指示器14より出力されるサンプリング指示信
号によりサンプリング時間を適応的に変化させる
第1切換手段である。18は目標運動特性仮定値
の切換スイツチであり、イとロが目標の運動特性
の仮定値であつて、それぞれ等速直線運動、旋回
運動に対応している。これらは、旋回検出器13
の検出結果により目標の運動特性の仮定値を切り
換える第2切換手段である。 次に、上記実施例の動作を第2図及び第3図を
参照しながら説明する。 まず、基本サンプリング時間Tというものを考
え、実際のサンプリング時間はこの整数倍である
ものとする。したがつて、時間T毎に、観測は行
われるか行われないかであり、上記実施例の追尾
フイルタも基本サンプリング時間T毎にデータを
更新する。 旋回検出器13は、レーダにより観測が行われ
たときのみ動作する。そして、このとき、飛行目
標の予測状態値と実際の観測値の残差〓Kと、観
測誤差分散値〓Kと、予測誤差分散値〓Kを入力
し、目標の旋回状態を検出する。この検出には、
x2検定を行う。観測雑音〓Kが3方向で独立な正
規白色雑音なら、残差〓Kも3方向で独立な正規
白色雑音となり、その3方向の正規化された二乗
和ZKは、自由度3のx2分布にしたがう。 〓K=E〓〓KT〓=〓K+〓〓KT (9) ZK=〓T K-1K (10) ここで、次の仮定H0,H1を設ける。 H0:目標は等速直線運動を行つている。 H1:目標は等速直線運動を行つていない。 この仮定H1に対し、H0の検定を行うための棄
却域Cを次のように定める。一般に、自由度φの
x2分布の上側100α%の点はx2(φ,α)と書か
れ、数表として与えられている。これを利用すれ
ば、危険度dで検出する際の棄却域Cは Z(o)=x2(3,d) (11) C =〓ZK|ZK>Z(o)〓 (12) となる。すなわち、第10式で得られたZKの値が、
指定した危険度dで決まる値Z(o)よりも大きな場
合、H1「目標は旋回運動を行つている」と判断
し、出力をhK=1とする。そうでない場合には、
H0「目標は旋回運動を行つていない」と判断して
出力をhK=0とする。また、観測が行われず、こ
の旋回検出器13が動作しない場合には、この旋
回検出信号をhK=0となつているようにする。 サンプリング指示器14は、この旋回検出信号
hKを入力し、これにより次の2つのモードを選択
してサンプリング指示信号SKを出力する。 oAモード(等速直線運動対応モード)……サ
ンプリング時間NTで目標を観測し、微小な運動
変化を仮定してフイルタリングを行う。 oBモード(旋回運動対応モード)……サンプ
リングリング時間Tで目標を観測し、激しい運動
変化を仮定してフイルタリングを行う。 ここで、Nは2以上の整数である。この選択
は、過去N′T間で、旋回が検出されたかどうかに
よる。つまり、過去N′T間で、旋回が検出されて
いれば上記のBモードを選び、検出されていなけ
ればAモードを選ぶ。ここで、N′は1以上の整
数であり、 1≦N′≦N 〓 である。そして、選んだAモード、Bモードにし
たがつて、サンプリング指示信号SKを、時間T
毎に出力する。この信号の意味は、SK=0「サン
プリングなし」、SK=1「サンプリングあり」と
いう指示である。 上記、旋回検出信号hKとサンプリング指示信号
SKの関係を第2図に示す。 また、上記のAモード、Bモードにより、目標
の運動特性の仮定値として、フイルタリングにお
ける加速度雑音スペクトラル密度gを変数gKとし
て切り換える。これにより〓も変数〓Kとなる。 前記サンプリング指示信号SKは、状態予測器
7の入力切換スイツチ15、予測誤差分散計算器
8の入力切換スイツチ16、サンプリング時間指
示出力線17に伝えられて、それぞれ以下のよう
な働きをする。 状態予測器7の入力切換スイツチ15は、サン
プリング指示信号SKにより、次回(時刻k+1)
の状態予測器7への入力を切り換える。SK=1
のとき、スイツチ15は状態推定器5側に接続
し、入力として推定状態値〓K+1を選ぶ。 SK=0のときには、遅延要素11側に接続し、
予測状態値〓K+1を選ぶ。 予測誤差分散計算器8の入力切換スイツチ16
も、サンプリング指示信号SKにより、次回(時
刻k+1)の予測誤差分散計算器8への入力を切
り換える。SK=1のときスイツチ16は推定誤
差分散計算器6側に接続し、入力として推定誤差
分散値〓+1を選ぶ。SK=0のときには、遅延
要素11側に接続し、予測誤差分散値〓K+1を
選ぶ。 さらに、このサンプリング指示信号SKは、サ
ンプリング時間指示出力線17からレーダに送ら
れ、次回(時刻k+1)にその目標を観測するか
どうかを指示する。 一方、目標の運動特性仮定値の切換スイツチ1
8は、旋回検出信号hKにより、次回(時刻k+
1)の予測誤差分散計算器8における加速度雑音
のスペクトラル密度〓を、外部から切り換える。
この値は、目標の運動特性の仮定値であり、この
値を大きくとれば、「目標は激しい運動変化を起
す」という仮定の下に予測が行われ、この値を小
さくとれば、「目標は微小な運動変化しか起さな
い」という仮定の下で予測が行われる。そこで、
この値を2種類用意しておいて、それらを、旋回
の検出・不検出にしたがつて、サンプリング時間
とともに使い分ける。その2種類の値とは、次の
2つであり、第1図中イ、ロのように、外部にあ
らかじめ設定されている。 〓(o):目標は微小な運動変化しか起さないとい
う仮定の下の加速度雑音スペクトラル密度 〓(1):目標は激しい運動変化を起すという仮定
の下の加速度雑音スペクトラル密度 つまり、目標の運動特性仮定値の切替スイツチ
18は、前記Bモードのとき、〓K+1=〓(1)と
し、前記Aモードのとき〓K+1=〓(o)とする。 ここで、従来のフイルタと異なり、加速度雑音
のスペクトラル密度を〓Kとして、変数として扱
つていることは重要である。これにより、〓も変
数〓Kとなり、予測誤差分散計算器8は、外部か
らの指示で〓K、すなわち〓Kを切り換えて、第8
式の代わりに次の計算を行うことになる。 〓K+1=〓〓KT+〓K (8A) ここで〓K
〔発明の効果〕
以上のように、この発明による追尾フイルタ
は、予測状態値と観測値との残差と、観測誤差分
散値と、予測誤差分散値とを入力して追尾目標の
運動状態を検出する検出手段と、この検出結果に
もとづき観測時間間隔を切換える第1切替手段
と、上記検出結果にもとづき運動特性の仮定値を
切り換える第2切換手段とを備えたことにより、
追尾目標の運動状態に応じて観測時間間隔と運動
特性の仮定値とを変えることができるので、観測
回数の削減が図れるとともに、追尾目標を見失う
ことのない追尾フイルタが得られるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による追尾フイルタの一実施
例を示す構成図、第2図は上記実施例の旋回検出
信号とサンプリング指示信号のタイミング図、第
3図はその動作説明のためのフロー・チヤート、
第4図は従来の追尾フイルタを示す構成図であ
る。 図において、1は観測値入力線、2は観測誤差
分散値入力線、3は極座標系から直交座標系への
座標交換器、4は推定ゲイン計算器、5は状態推
定器、6は推定誤差分散計算器、7は状態予測
器、8は予測誤差分散計算器、9は予測状態出力
線、10は予測誤差分散出力線、11は遅延要
素、12は直交座標系から極座標系への座標変換
器、13は旋回検出器(検出手段)、14はサン
プリング指示器、15は状態予測器7の入力切換
スイツチ、16は予測誤差分散計算器8の入力切
換スイツチ、17はサンプリング時間指示出力
線、上記14〜17は第1切換手段、18は目標
の運動特性仮定値の切換スイツチ(第2切換手
段)、イ、ロは運動特性仮定値である。なお、図
中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 追尾目標を指定時間間隔で観測する観測手段
    より上記追尾目標の観測値と観測誤差分散値とを
    入力し、これらの値と上記追尾目標の予測におけ
    る運動特性の仮定値とにもとづき害追尾目標の予
    測状態値と予測誤差分散値とを出力するカルマン
    型追尾フイルタにおいて、上記予測状態値と観測
    値との残差と上記観測誤差分散値と上記予測誤差
    分散値とを入力して上記追尾目標の運動状態を検
    出する検出手段と、上記検出手段の検出結果にも
    とづき観測時間間隔指示信号を出力する観測時間
    間隔指示手段と、上記観測時間間隔指示手段から
    の観測時間間隔指示信号により観測時間間隔を切
    り換える第1切換手段と、上記検出結果にもとづ
    き上記運動特性の仮定値を切り換える第2切換手
    段とを備えたことを特徴とする追尾フイルタ。 2 追尾目標を飛行目標とし、観測手段をレーダ
    とし、検出手段は上記飛行目標が等速直線運動か
    旋回運動かの運動状態を検出し、第1切換手段
    は、上記運動状態にもとづく観測時間間隔指示手
    段からの指示信号により、飛行目標が等速直線運
    動のときは長い観測時間間隔に、旋回運動のとき
    は短い観測時間間隔に切り換え、第2切換手段
    は、上記運動状態を示す信号にもとづき、飛行目
    標が等速直線運動のときは運動特性の小なる仮定
    値に、旋回運動のときは運動特性の大なる仮定値
    に切替えることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の追尾フイルタ。
JP60167007A 1985-07-29 1985-07-29 追尾フイルタ Granted JPS6227677A (ja)

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JP60167007A JPS6227677A (ja) 1985-07-29 1985-07-29 追尾フイルタ

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JP60167007A JPS6227677A (ja) 1985-07-29 1985-07-29 追尾フイルタ

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JPS6227677A JPS6227677A (ja) 1987-02-05
JPH0453393B2 true JPH0453393B2 (ja) 1992-08-26

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2500347B2 (ja) * 1992-08-21 1996-05-29 防衛庁技術研究本部長 3個の1軸磁力計を用いた移動物体の位置局限装置
JP4977492B2 (ja) * 2007-02-26 2012-07-18 日本電気株式会社 目標追尾装置及び目標追尾方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58135978A (ja) * 1982-02-09 1983-08-12 Mitsubishi Electric Corp 追尾フイルタ
JPS58191520A (ja) * 1982-05-04 1983-11-08 Mitsubishi Electric Corp デイジタルフイルタ
JPS59222777A (ja) * 1983-06-02 1984-12-14 Mitsubishi Electric Corp 追尾装置

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JPS6227677A (ja) 1987-02-05

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