JPH0690280B2 - Multi-target tracking device - Google Patents

Multi-target tracking device

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JPH0690280B2
JPH0690280B2 JP63228975A JP22897588A JPH0690280B2 JP H0690280 B2 JPH0690280 B2 JP H0690280B2 JP 63228975 A JP63228975 A JP 63228975A JP 22897588 A JP22897588 A JP 22897588A JP H0690280 B2 JPH0690280 B2 JP H0690280B2
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distance
tracking
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measuring circuit
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靖利 森田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は,単一ビームを走査することにより捜索と多
目標追尾を同時に実施するフェイズド・アレイ・レーダ
を備えた多目標追尾装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-target tracking device equipped with a phased array radar for simultaneously performing search and multi-target tracking by scanning a single beam. is there.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は従来の代表的なフェイズド・アレイ・レーダ方
式による多目標追尾装置の機能ブロック図を示すもので
あり,図において(1)はフェイズド・アレイ・アンテ
ナ,(2)は送受切換器,(3)は受信器,(4)は測
角回路,(5)は測距回路,(6)は送信機,(7)は
ビーム指向制御器である。
FIG. 5 is a functional block diagram of a conventional multi-target tracking device using a typical phased array radar system. In the figure, (1) is a phased array antenna, (2) is a duplexer, (3) is a receiver, (4) is an angle measuring circuit, (5) is a distance measuring circuit, (6) is a transmitter, and (7) is a beam pointing controller.

従来のフェイズド・アレイ・レーダ方式による多目標追
尾装置は上記のように構成され,送信機(6)にて発生
したマイクロ波電力を送受切換器(2)を経てフェイズ
ド・アレイ・アンテナ(1)に供給する。フェイズド・
アレイ・アンテナ(1)はこのマイクロ波電力をビーム
指向制御器(7)の位相データにより定められた指向方
向に放射するとともに,目標からの反射波を受信し内蔵
のモノパルス・コンパレータにより和信号(距離信号)
と差信号(角度誤差信号)を作成し,送受切換機(2)
を経て受信機(3)に入力する。受信機(3)はその各
々をビデオ信号に変換し,和信号(距離信号)は測距回
路(5)へ,差信号(角度誤差信号)は測角回路(4)
に供給する。測角回路(4)と測距回路(5)は供給さ
れた信号よりそれぞれ目標角度及び目標距離を算出す
る。
The conventional multi-target tracking device using the phased array radar system is configured as described above, and the microwave power generated by the transmitter (6) is passed through the duplexer (2) to the phased array antenna (1). Supply to. Phased
The array antenna (1) radiates this microwave power in the pointing direction determined by the phase data of the beam pointing controller (7), receives the reflected wave from the target, and outputs the sum signal () by the built-in monopulse comparator. Distance signal)
And the difference signal (angle error signal) is created, and the duplexer (2)
And input to the receiver (3). The receiver (3) converts each of them into a video signal, the sum signal (distance signal) to the distance measuring circuit (5), and the difference signal (angle error signal) to the angle measuring circuit (4).
Supply to. The angle measuring circuit (4) and the distance measuring circuit (5) respectively calculate the target angle and the target distance from the supplied signals.

また,このような多目標追尾装置の捜索フレームタイム
(所定の空間を捜索するのに要する時間)Tfは次式のよ
うに捜索に要する時間Tsと目標追尾に要する時間Ttの和
となる。
The search frame time (time required to search a predetermined space) Tf of such a multi-target tracking device is the sum of the time Ts required for searching and the time Tt required for target tracking, as in the following equation.

Tf=Ts+Tt ………………………(1) Ttはまた次のように追尾に要するパルスヒット数n及び
追尾目標数Nとで決定される。
Tf = Ts + Tt (1) Tt is also determined by the number n of pulse hits required for tracking and the target number N of tracking as follows.

Tt=N・n・PRI ………………(2) 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のような多目標追尾装置では,目標運動が大きい場
合に目標が近距離に接近するとビーム幅の外に位置する
ことがあり,追尾を外すという課題があった。(これ
は,ビーム幅θbの直径Dが目標距離Rtに比例し,目標
が接近すると目標運動幅がDを超えることによる。∴D
=2・Rt・tan(θb/2)) また,追尾目標数Nが大きくなった場合に,Ttが大きく
なることにより捜索フレームタイムTfが大きくなり,目
標発見までのシステム・リアクション・タイムが長くな
るのみならず,累積探知確率により規定される最大探知
距離性能を低下させるという課題があった。(これは,R
(max)=k・Ro・Tf-1/8という衆知の事実による。こ
こでR(max)は累積探知確率にて規定される最大探知
距離で,Roは探知確率が50%となる距離である。) この発明は,かかる課題を改善するためになされたもの
であり,フェイズド・アレイ・レーダが位相制御により
ビーム幅を任意に設定可能という特徴を利用し,目標距
離に応じて追尾時のビーム幅を制御することにより,所
要の追尾精度の維持と追尾用時間Ttの減少(捜索フレー
ムタイムTfの増加の防止)を共に実現するシステムを得
ることを目的とする。
Tt = NnnPRI (2) [Problems to be solved by the invention] In the multi-target tracking device as described above, when the target motion is large, the beam width is increased when the target approaches a short distance. It may be located outside the field, and there was a problem of losing tracking. (This is because the diameter D of the beam width θb is proportional to the target distance Rt, and the target motion width exceeds D when the target approaches. ∴D
= 2 · Rt · tan (θb / 2)) When the number N of tracking targets increases, Tt increases and the search frame time Tf increases, resulting in a long system reaction time until the target is found. In addition to the above, there is a problem that the maximum detection distance performance defined by the cumulative detection probability is degraded. (This is R
(Max) = k · Ro · Tf - due to the fact of the collective wisdom of 1/8. Here, R (max) is the maximum detection distance defined by the cumulative detection probability, and Ro is the distance at which the detection probability is 50%. This invention has been made in order to improve such a problem, and utilizes the feature that a phased array radar can arbitrarily set the beam width by phase control, and uses the beam width during tracking according to the target distance. The objective is to obtain a system that achieves both the required tracking accuracy maintenance and the tracking time Tt reduction (prevention of an increase in the search frame time Tf) by controlling.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明に係わる多目標追尾装置は,目標距離に応じて
送信のビーム幅の適正値を計算する「送信ビーム幅計算
回路」を装着したものである。
The multi-target tracking device according to the present invention is equipped with a "transmission beam width calculation circuit" for calculating an appropriate value of a transmission beam width according to a target distance.

また,追尾目標数Nの増大に対処するために,目標距離
Rtに応じてパルスヒット数nの適正値を計算する「パル
スヒット数計算回路」を装着したものである。(これ
は,追尾精度が に逆比例し,Rtの2乗に比例することによる。) 〔作用〕 この発明においては,一定のビーム幅の送信波を目標に
照射する従来の追尾方式と異なり,目標距離に応じてビ
ーム幅を変化させて目標追尾を行うため,目標運動が大
または目標の測角誤差が大きい場合に追尾を外すことを
防止できるのみならず,ビーム幅を変化させることによ
りアンテナ利得Gを制御するため,追尾精度を一定に保
つことができる。(これは,追尾精度が に比例し, を一定に保つことが可能なことによる。) また,一定のパルスヒット数の送信波を目標に照射する
従来の追尾方式と異なり,目標距離に応じてパルスヒッ
ト数を変化させて目標追尾を行うため,追尾による捜索
フレーム・タイムの著しい増加を防止できる。
Moreover, in order to cope with the increase in the number N of tracking targets,
It is equipped with a "pulse hit number calculation circuit" for calculating an appropriate value of the pulse hit number n according to Rt. (This has tracking accuracy Inversely proportional to, and proportional to the square of Rt. [Operation] In the present invention, unlike the conventional tracking method of irradiating a target with a transmission wave having a constant beam width, the target tracking is performed by changing the beam width according to the target distance. Not only can tracking be prevented when the target angle measurement error is large, but the antenna gain G is controlled by changing the beam width, so tracking accuracy can be kept constant. (This has tracking accuracy Proportional to It is possible to keep constant. ) Also, unlike the conventional tracking method that irradiates a target with a transmission wave with a fixed number of pulse hits, the target tracking is performed by changing the number of pulse hits according to the target distance, so the search frame time due to the tracking significantly increases. Can be prevented.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例を示すものであり,(1)
〜(7)は上記従来の装置と全く同一のものであり,
(8)は送信ビーム幅計算回路であり測距回路(5)か
らの目標の予測距離より,その目標の追尾に適したビー
ム幅を計算しビーム指向制御器(7)に入力する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. (1)
~ (7) is exactly the same as the above conventional device,
A transmission beam width calculation circuit (8) calculates a beam width suitable for tracking the target from the predicted distance of the target from the distance measuring circuit (5) and inputs it to the beam pointing controller (7).

上記のように構成された多目標追尾装置において,捜索
により検出された目標予測距離Rt(測距回路(5)の出
力)より,ビーム幅の直径Dが一定となるよう送信ビー
ム幅計算回路(8)で次式のように目標予測距離Rtに対
応するビーム幅θbを計算する。
In the multi-target tracking device configured as described above, the transmission beam width calculating circuit (the beam width diameter D becomes constant based on the target predicted distance Rt (output of the distance measuring circuit (5)) detected by the search. In 8), the beam width θb corresponding to the target predicted distance Rt is calculated by the following equation.

D=2・Rt・tan(θb/2) ………………(3) ここで,Dの値を定めるとθbは次式となる。D = 2 · Rt · tan (θb / 2) ……………… (3) Here, if the value of D is determined, θb becomes the following formula.

θb=2・tan-1(D/2Rt) ……………(4) このθbをビーム指向制御器(7)に出力し,ビーム指
向制御器(7)でθbに相当する位相データを作成しフ
ェイズド・アレイ・アンテナ(1)に出力して追尾目標
にビームを照射し,その反射波を受信する。
θb = 2 · tan -1 (D / 2Rt) (4) This θb is output to the beam pointing controller (7), and the beam pointing controller (7) creates phase data corresponding to θb. Then, it outputs it to the phased array antenna (1), irradiates the tracking target with a beam, and receives the reflected wave.

従って一定のビーム幅で追尾目標にビームを照射する従
来の方式に比べて,追尾目標をビーム内に確実に入れる
ことが可能となる。
Therefore, as compared with the conventional method of irradiating the tracking target with a beam with a constant beam width, the tracking target can be reliably put in the beam.

この様子を目標が遠距離から近接する場合を例にとり第
2図に示す。
This situation is shown in FIG. 2 by taking the case where the target approaches from a long distance as an example.

第2図において(ア)は従来方式での一定のビーム幅に
よる追尾,(イ)はその断面図,(ウ)は本発明でのビ
ーム幅可変として追尾,(エ)はその断面図,(a)は
距離Rt1時のビーム幅,(b)は目標の角度方向の運動
幅,(c)は距離Rt1時のビーム幅(a)の直径,
(d)は距離Rt2時のビーム幅(a)の直径,(e)は
距離Rt2における本発明でのビーム幅である。
In FIG. 2, (A) is a conventional method for tracking with a constant beam width, (A) is a sectional view thereof, (C) is a beam width variable tracking in the present invention, (D) is a sectional view thereof, a) is the beam width at the distance Rt 1 , (b) is the motion width in the target angular direction, (c) is the diameter of the beam width (a) at the distance Rt 1 ,
(D) is the diameter of the beam width (a) at the distance Rt 2 , and (e) is the beam width in the present invention at the distance Rt 2 .

また,第2図はパルス繰り返し周期を目標距離対応に設
定できるので,追尾時間を短縮する様子も同時に説明す
るものである。
Further, FIG. 2 also illustrates how the tracking time is shortened because the pulse repetition period can be set to correspond to the target distance.

なお,上記実施例では目標距離対応にビーム幅を計算す
ることにより,追尾による捜索フレーム・タイムの著し
い増加を防止しているが,目標距離に応じてパルスヒッ
ト数を変化させて目標追尾を行うことにより同様の動作
を期待できる。
In the above embodiment, the beam width is calculated corresponding to the target distance to prevent the search frame time from significantly increasing due to the tracking, but the target tracking is performed by changing the number of pulse hits according to the target distance. Therefore, the same operation can be expected.

第3図はパルスヒット数計算回路(9)を付加する他の
実施例を示すものであり,捜索により検出された目標予
測距離Rt(測距回路(5)の出力)より,追尾精度σが
一定となるようパルスヒット数計算回路(9)で次式の
ように目標予測距離Rtに対応するパルスヒット数を計算
する。
FIG. 3 shows another embodiment in which the pulse hit number calculation circuit (9) is added, and the tracking accuracy σ is calculated from the target predicted distance Rt (output of the distance measurement circuit (5)) detected by the search. The pulse hit number calculation circuit (9) calculates the number of pulse hits corresponding to the target predicted distance Rt by the following equation so as to be constant.

n=k・θb2・Rt4 ……………………(5) ここでkは多目標追尾装置によって決まる定数である。 n = k · θb 2 · Rt 4 ........................ (5) where k is a constant determined by the multi-target tracking apparatus.

(5)式で計算したnをビーム指向制御器(7)に入力
することにより,目標予測距離Rtに対応するパルスヒッ
ト数を目標に照射することができる。
By inputting n calculated by the equation (5) into the beam pointing controller (7), the target can be irradiated with the number of pulse hits corresponding to the target predicted distance Rt.

従って一定のパルスヒット数で追尾目標にビームを照射
する従来の方式に比べて,追尾時間を大幅に短縮するこ
とが可能となる。
Therefore, it is possible to significantly reduce the tracking time compared to the conventional method in which the beam is emitted to the tracking target with a fixed number of pulse hits.

この様子を目標が遠距離から近接する場合を例にとり,
第4図に示す。
Taking this situation as an example, the target approaches from a long distance,
It is shown in FIG.

第4図において(オ)は距離Rt1における追尾時間,
(カ)は距離Rt2における追尾時間,(f)は追尾に要
する時間,(g)は距離Rt1での1ヒット当りの目標エ
コー,(h)はパルス積分後の目標エコー,(i)は距
離Rt2での1ヒット当りの目標エコーである。
In Fig. 4, (e) is the tracking time at the distance Rt 1 ,
(F) is the tracking time at the distance Rt 2 , (f) is the time required for tracking, (g) is the target echo per hit at the distance Rt 1 , (h) is the target echo after pulse integration, (i) Is the target echo per hit at distance Rt 2 .

また,第4図は公知のように追尾精度がRtの2乗に比例
することから,追尾精度が劣化しない様子も同時に説明
するものである。
Further, FIG. 4 also illustrates a state in which the tracking accuracy does not deteriorate because the tracking accuracy is proportional to the square of Rt as is known.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は以上説明したとおり,目標予測距離に相当する
送信ビーム幅を計算する機構を付加することにより,目
標運動が大きい場合に追尾を外すことを防止できるのみ
ならず,追尾精度を一定に保つ効果がある。
As described above, according to the present invention, by adding the mechanism for calculating the transmission beam width corresponding to the target predicted distance, it is possible not only to prevent the tracking from being lost when the target motion is large, but also to keep the tracking accuracy constant. effective.

また,目標予測距離に相当するパルスヒット数を計算す
る機構を付加することにより,追尾目標の増加による捜
索フレーム・タイムの増加を防止する効果がある。
Also, by adding a mechanism for calculating the number of pulse hits corresponding to the target prediction distance, there is an effect of preventing an increase in the search frame time due to an increase in the tracking target.

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

第1図は本発明の一実施例を示すシステムブロック図,
第2図は第1図に示すものの作用及び効果を説明する
図,第3図は本発明の他の実施例を示すシステムブロッ
ク図,第4図は第3図に示すものの作用及び効果を説明
する図,第5図は従来の多目標追尾装置のシステムブロ
ック図である。図において(1)はフェイズド・アレイ
・アンテナ,(2)は送受切換器,(3)は受信機,
(4)は測角回路,(5)は測距回路,(6)は送信
機,(7)はビーム指向制御器,(8)は送信ビーム幅
計算回路,(9)はパルスヒット数計算回路,(a)は
距離Rt1時のビーム幅,(b)は目標の角度方向の運動
幅,(c)は距離Rt1時のビーム幅(a)の直径,
(d)は距離Rt2時のビーム幅(a)の直径,(e)は
距離Rt2における本発明でのビーム幅,(f)は追尾に
要する時間,(g)は距離Rt1での1ヒット当りの目標
エコー,(h)はパルス積分後の目標エコー,(i)は
距離Rt2での1ヒット当りの目標エコーである。 なお,各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a system block diagram showing an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation and effect of that shown in FIG. 1, FIG. 3 is a system block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is for explaining the operation and effect of that shown in FIG. FIG. 5 and FIG. 5 are system block diagrams of a conventional multi-target tracking device. In the figure, (1) is a phased array antenna, (2) is a duplexer, (3) is a receiver,
(4) angle measuring circuit, (5) distance measuring circuit, (6) transmitter, (7) beam pointing controller, (8) transmission beam width calculation circuit, (9) pulse hit number calculation Circuit, (a) beam width at distance Rt 1 ; (b) movement width in target angular direction; (c) diameter of beam width (a) at distance Rt 1 ;
(D) is the diameter of the beam width (a) at the distance Rt 2 , (e) is the beam width of the present invention at the distance Rt 2 , (f) is the time required for tracking, and (g) is the distance Rt 1 . The target echo per hit, (h) is the target echo after pulse integration, and (i) is the target echo per hit at the distance Rt 2 . The same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】素子アンテナの位相を制御する移相器を備
えたフェイズド・アレイ・アンテナと、このフェイズド
・アレイ・アンテナで受信された受信信号を受信機を介
して入力し、その受信信号から目標までの距離Rtを測定
する測距回路と、上記測距回路にて得られる距離情報を
使用して、ビーム幅の直径Dが一定となるように目標距
離Rtに応じた送信のビーム幅θbを計算する手段とを備
えたことを特徴とする多目標追尾装置。
1. A phased array antenna provided with a phase shifter for controlling the phase of an element antenna, and a reception signal received by the phased array antenna is inputted via a receiver, and from the reception signal. By using a distance measuring circuit that measures the distance R t to the target and the distance information obtained by the distance measuring circuit, the beam transmitted according to the target distance R t so that the diameter D of the beam width becomes constant. And a means for calculating the width θ b .
【請求項2】素子アンテナの位相を制御する移相器を備
えたフェイズド・アレイ・アンテナと、このフェイズド
・アレイ・アンテナで受信された受信信号を受信機を介
して入力し、その受信信号から目標までの距離Rtを測定
する測距回路と、上記測距回路にて得られる距離情報を
使用して、追尾精度が一定となるように目標距離Rtに応
じた送信のパルスヒット数nを計算する手段とを備えた
ことを特徴とする多目標追尾装置。
2. A phased array antenna provided with a phase shifter for controlling the phase of an element antenna, and a reception signal received by this phased array antenna is inputted via a receiver, and from the reception signal Using a distance measuring circuit for measuring the distance R t to the target and the distance information obtained by the distance measuring circuit, the number n of pulse hits of transmission according to the target distance R t so that the tracking accuracy becomes constant. And a multi-target tracking device.
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