JPH0882663A - 目標運動解析方法 - Google Patents
目標運動解析方法Info
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- JPH0882663A JPH0882663A JP21870994A JP21870994A JPH0882663A JP H0882663 A JPH0882663 A JP H0882663A JP 21870994 A JP21870994 A JP 21870994A JP 21870994 A JP21870994 A JP 21870994A JP H0882663 A JPH0882663 A JP H0882663A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 目標運動解析における解の収束時間を短縮す
る。 【構成】 目標から放射された音を航走体の受波器セン
サアレイで受信した信号ＩＮが、入力端子１１を経て方
位情報算出部１２及び周波数情報算出部１３に入力す
る。方位情報算出部１２は、目標の方位角の観測値Ｓ１
２を算出し、周波数情報算出部１３は、目標の周波数成
分の観測値Ｓ１３を算出する。初期値算出部１４は、Ｘ
−Ｙ座標系で目標の運動解析の初期値Ｓ１４を求めて座
標変換部１５へ出力する。座標変換部１５は、解析座標
系における内部状態量の初期値Ｓ１５を求めて内部状態
量推定部１６Ａへ出力する。内部状態量推定部１６Ａ
は、初期値Ｓ１５を運動解析の初期値として内部状態量
の推定量Ｓ１６Ａを求めて座標変換部１７へ出力する。
座標変換部１７は、目標運動の内部状態量である目標２
の位置ベクトルの推定量Ｓ１７を求め、その結果を出力
端子１８から出力する。
る。 【構成】 目標から放射された音を航走体の受波器セン
サアレイで受信した信号ＩＮが、入力端子１１を経て方
位情報算出部１２及び周波数情報算出部１３に入力す
る。方位情報算出部１２は、目標の方位角の観測値Ｓ１
２を算出し、周波数情報算出部１３は、目標の周波数成
分の観測値Ｓ１３を算出する。初期値算出部１４は、Ｘ
−Ｙ座標系で目標の運動解析の初期値Ｓ１４を求めて座
標変換部１５へ出力する。座標変換部１５は、解析座標
系における内部状態量の初期値Ｓ１５を求めて内部状態
量推定部１６Ａへ出力する。内部状態量推定部１６Ａ
は、初期値Ｓ１５を運動解析の初期値として内部状態量
の推定量Ｓ１６Ａを求めて座標変換部１７へ出力する。
座標変換部１７は、目標運動の内部状態量である目標２
の位置ベクトルの推定量Ｓ１７を求め、その結果を出力
端子１８から出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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り付けた受波器セン
サアレイで受信し、雑音に乱された観測量から、移動し
ている目標の位置及び速度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。
を、運動可能な艦船等の航走体に取り付けた受波器セン
サアレイで受信し、雑音に乱された観測量から、移動し
ている目標の位置及び速度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。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のようなものがあった。図２は、従来の目標運
動解析方法における観測系及び運動系を示す幾何学的説
明図である。この図２において、（Ｘ，Ｙ）は原点Ｏの
固定座標系であり、１は航走体、２は目標である。ｖｘ
1 （ｔ）（但し、ｖはベクトルの意味）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２の位置ベクトルである。又、ｒ（ｔ）は時刻
ｔにおける航走体１と目標２との間の距離‖ｖｘ
2 （ｔ）−ｖｘ1 （ｔ）‖（但し、‖ ‖はベクトルの
ノルムを表す）、θ（ｔ）は時刻ｔにおける航走体１か
ら見たＹ軸を基準とする目標２の方位角である。目標運
動解析は、目標が等速直線運動を行っていると仮定し、
雑音に乱された目標音源の方位角及び周波数の観測量の
時系列から、目標の位置と速度とを同定するものであ
る。従来技術の説明に先立ち、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β（ｔ）及び音源の第ｋ周波数成分（但し、
ｋ；任意の自然数）ｆk の観測値νk （ｔ）を次の
（１）式のように表す。
例えば次のようなものがあった。図２は、従来の目標運
動解析方法における観測系及び運動系を示す幾何学的説
明図である。この図２において、（Ｘ，Ｙ）は原点Ｏの
固定座標系であり、１は航走体、２は目標である。ｖｘ
1 （ｔ）（但し、ｖはベクトルの意味）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２の位置ベクトルである。又、ｒ（ｔ）は時刻
ｔにおける航走体１と目標２との間の距離‖ｖｘ
2 （ｔ）−ｖｘ1 （ｔ）‖（但し、‖ ‖はベクトルの
ノルムを表す）、θ（ｔ）は時刻ｔにおける航走体１か
ら見たＹ軸を基準とする目標２の方位角である。目標運
動解析は、目標が等速直線運動を行っていると仮定し、
雑音に乱された目標音源の方位角及び周波数の観測量の
時系列から、目標の位置と速度とを同定するものであ
る。従来技術の説明に先立ち、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β（ｔ）及び音源の第ｋ周波数成分（但し、
ｋ；任意の自然数）ｆk の観測値νk （ｔ）を次の
（１）式のように表す。
【０００３】
【数１】 但し、 ｎ（ｔ）；平均値が０で、かつ時刻ｔにおける分散がσ
2 （ｔ）である観測雑音 ηk （ｔ）；平均値が０で、かつ時刻ｔにおける分散が
σk 2 （ｔ）なる観測雑音 ｃ；音速 ・；時間微分 次に、目標２に対する観測者から見た相対位置ベクトル
を次の（２）式のように表す。 ｖｘ（ｔ）＝ｖｘ2 （ｔ）−ｖｘ1 （ｔ） ＝［ｒx （ｔ） ｒy （ｔ）］T ・・・（２） 但し、 T;転置 時刻ｔにおける内部状態量ｖＸ（ｔ）を次の（３）式の
ように表す。
2 （ｔ）である観測雑音 ηk （ｔ）；平均値が０で、かつ時刻ｔにおける分散が
σk 2 （ｔ）なる観測雑音 ｃ；音速 ・；時間微分 次に、目標２に対する観測者から見た相対位置ベクトル
を次の（２）式のように表す。 ｖｘ（ｔ）＝ｖｘ2 （ｔ）−ｖｘ1 （ｔ） ＝［ｒx （ｔ） ｒy （ｔ）］T ・・・（２） 但し、 T;転置 時刻ｔにおける内部状態量ｖＸ（ｔ）を次の（３）式の
ように表す。
【数２】 但し、 p;周波数成分の個数 時刻ｔ＝ｔ0 における内部状態量をｖＸ0 ＝ｖＸ
（ｔ0 ）とするとき、時刻ｔ＝ｔ1 ，・・・，ｔn にお
いて、時系列的に表される観測量β（ｔ），νk （ｔ）
の組から評価関数Ｌ（ｖＸ0 ）を次の（４）式のように
表す。
（ｔ0 ）とするとき、時刻ｔ＝ｔ1 ，・・・，ｔn にお
いて、時系列的に表される観測量β（ｔ），νk （ｔ）
の組から評価関数Ｌ（ｖＸ0 ）を次の（４）式のように
表す。
【０００４】
【数３】 次の（５）式を用いて、内部状態量ｖＸ（ｔ）の推定を
行い、このＬ（ｖＸ0）が最小になるｖＸ0 を求めるこ
とによって、この内部状態量ｖＸ（ｔ）の最適値を求め
る。
行い、このＬ（ｖＸ0）が最小になるｖＸ0 を求めるこ
とによって、この内部状態量ｖＸ（ｔ）の最適値を求め
る。
【０００５】
【数４】 Ｌ（ｖＸ0 ）が最小になるｖＸ0 を求める場合は、次の
（６）式で表される非線形方程式を解く必要がある。 ∂Ｌ（ｖＸ0 ）／∂ｖＸ0 ＝０ ・・・（６） この場合、（１）式において（雑音成分）ｎ（ｔ）及び
ηk （ｔ）を０とし、次の（７）式で表される線形方程
式を解いて、解析の初期値＃（ｖＸ0 ）を定める方法が
ある。
（６）式で表される非線形方程式を解く必要がある。 ∂Ｌ（ｖＸ0 ）／∂ｖＸ0 ＝０ ・・・（６） この場合、（１）式において（雑音成分）ｎ（ｔ）及び
ηk （ｔ）を０とし、次の（７）式で表される線形方程
式を解いて、解析の初期値＃（ｖＸ0 ）を定める方法が
ある。
【０００６】
【数５】 図３は、従来の目標運動解析方法を実施するための目標
運動解析装置の機能ブロック図である。この図を参照し
つつ従来の目標運動解析方法を説明する。この目標運動
解析装置は、図２中の航走体１に取り付けられた図示し
ない受波器センサアレイからの信号ＩＮを入力する入力
端子１１を有している。入力端子１１は、方位情報算出
部１２の入力側に接続されると共に、周波数情報算出部
１３の入力側にも接続されている。方位情報算出部１２
は、信号ＩＮを入力して図２中の目標２の方位角の観測
量Ｓ１２を時系列的に算出する手段である。同様に、周
波数情報算出部１３も、信号ＩＮを入力して図２中の目
標２から放射される音の周波数成分の観測量Ｓ１３を時
系列的に算出する手段である。方位情報算出部１２の出
力側及び周波数情報算出部１３の出力側は、初期値算出
部１４の入力側に接続されている。初期値算出部１４
は、方位角の観測量Ｓ１２及び周波数の観測量Ｓ１３の
時系列から、Ｘ−Ｙ座標系における目標２の位置、速
度、及び目標２から放射される音の周波数又はその逆数
を、目標２の運動を解析するための初期状態量Ｓ１４と
して算出する手段である。初期値算出部１４の出力側
は、内部状態量推定部１６の入力側に接続されている。
内部状態量推定部１６は、初期状態量Ｓ１４を目標２の
運動を解析するための初期値とし、内部状態量の推定量
Ｓ１６を求める手段である。内部状態量推定部１６の出
力側は、推定量Ｓ１６を目標運動解析結果として出力す
る出力端子１８に接続されている。
運動解析装置の機能ブロック図である。この図を参照し
つつ従来の目標運動解析方法を説明する。この目標運動
解析装置は、図２中の航走体１に取り付けられた図示し
ない受波器センサアレイからの信号ＩＮを入力する入力
端子１１を有している。入力端子１１は、方位情報算出
部１２の入力側に接続されると共に、周波数情報算出部
１３の入力側にも接続されている。方位情報算出部１２
は、信号ＩＮを入力して図２中の目標２の方位角の観測
量Ｓ１２を時系列的に算出する手段である。同様に、周
波数情報算出部１３も、信号ＩＮを入力して図２中の目
標２から放射される音の周波数成分の観測量Ｓ１３を時
系列的に算出する手段である。方位情報算出部１２の出
力側及び周波数情報算出部１３の出力側は、初期値算出
部１４の入力側に接続されている。初期値算出部１４
は、方位角の観測量Ｓ１２及び周波数の観測量Ｓ１３の
時系列から、Ｘ−Ｙ座標系における目標２の位置、速
度、及び目標２から放射される音の周波数又はその逆数
を、目標２の運動を解析するための初期状態量Ｓ１４と
して算出する手段である。初期値算出部１４の出力側
は、内部状態量推定部１６の入力側に接続されている。
内部状態量推定部１６は、初期状態量Ｓ１４を目標２の
運動を解析するための初期値とし、内部状態量の推定量
Ｓ１６を求める手段である。内部状態量推定部１６の出
力側は、推定量Ｓ１６を目標運動解析結果として出力す
る出力端子１８に接続されている。
【０００７】次に、この目標運動解析装置の動作を説明
する。受波器センサアレイで受信された信号源からの信
号ＩＮが、入力端子１１に入力し、方位情報算出部１２
及び周波数情報算出部１３に入力される。受信信号ＩＮ
が方位情報算出部１２に入力されると、方位角θ（ｔ）
の観測量Ｓ１２＝β（ｔ）を算出する。又、受信信号Ｉ
Ｎが周波数情報算出部１３に入力されると、第ｋ周波数
成分（但し、ｋ；1 ，・・・，p ）ｆk の観測量Ｓ１３
＝νk （ｔ）を算出する。ｔ＝ｔ1 ，・・・，ｔn にお
けるｎ組の方位角θ（ｔ）の観測量β（ｔ）及び第ｋ周
波数成分ｆk の観測量νk （ｔ）が時系列的に初期値算
出部１４に入力されると、初期値算出部１４は、（７）
式に基づいて運動解析の初期状態量Ｓ１４＝＃（ｖ
Ｘ0 ）を求め、その結果を内部状態量推定部１６へ出力
する。内部状態量推定部１６は、初期状態量＃（ｖ
Ｘ0 ）を運動解析の初期値として（６）式の非線形方程
式を解き、目標運動の内部状態量である目標２の位置ベ
クトル
する。受波器センサアレイで受信された信号源からの信
号ＩＮが、入力端子１１に入力し、方位情報算出部１２
及び周波数情報算出部１３に入力される。受信信号ＩＮ
が方位情報算出部１２に入力されると、方位角θ（ｔ）
の観測量Ｓ１２＝β（ｔ）を算出する。又、受信信号Ｉ
Ｎが周波数情報算出部１３に入力されると、第ｋ周波数
成分（但し、ｋ；1 ，・・・，p ）ｆk の観測量Ｓ１３
＝νk （ｔ）を算出する。ｔ＝ｔ1 ，・・・，ｔn にお
けるｎ組の方位角θ（ｔ）の観測量β（ｔ）及び第ｋ周
波数成分ｆk の観測量νk （ｔ）が時系列的に初期値算
出部１４に入力されると、初期値算出部１４は、（７）
式に基づいて運動解析の初期状態量Ｓ１４＝＃（ｖ
Ｘ0 ）を求め、その結果を内部状態量推定部１６へ出力
する。内部状態量推定部１６は、初期状態量＃（ｖ
Ｘ0 ）を運動解析の初期値として（６）式の非線形方程
式を解き、目標運動の内部状態量である目標２の位置ベ
クトル
【数６】 を求め、その結果を出力端子１８から出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
目標運動解析装置では、次のような問題点があった。即
ち、相対方位角の観測量β（ｔ）及び周波数成分の観測
量ν（ｔ）と内部状態量とが非線形の関係にあるため、
目標２の運動解析の解が収束するまでに時間がかかると
いう問題点があった。本発明は、運動解析の結果を得る
ために時間がかかるという問題を解決するために、目標
２の運動を解析するための初期状態量をＸ−Ｙ座標系を
用いて算出した後、この初期状態量を方位角の観測量β
（ｔ）及び周波数成分の観測量ν（ｔ）と内部状態量と
が線形の関係にある解析座標系に変換して運動解析を行
う方法を提供するものである。
目標運動解析装置では、次のような問題点があった。即
ち、相対方位角の観測量β（ｔ）及び周波数成分の観測
量ν（ｔ）と内部状態量とが非線形の関係にあるため、
目標２の運動解析の解が収束するまでに時間がかかると
いう問題点があった。本発明は、運動解析の結果を得る
ために時間がかかるという問題を解決するために、目標
２の運動を解析するための初期状態量をＸ−Ｙ座標系を
用いて算出した後、この初期状態量を方位角の観測量β
（ｔ）及び周波数成分の観測量ν（ｔ）と内部状態量と
が線形の関係にある解析座標系に変換して運動解析を行
う方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明では、前記課
題を解決するために、目標から放射される音を、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て
該目標の方位角を測定し、その方位角の測定結果である
相対方位角の観測量の時系列から目標の状態量を推定す
る目標運動解析方法において、次のような手段を講じて
いる。即ち、受波器センサアレイで受信した信号を入力
して相対方位角の観測量を時系列的に算出する方位情報
算出処理と、相対方位角の観測量の時系列から、Ｘ−Ｙ
座標系における前記目標の位置及び速度を該目標の運動
を解析するための初期状態量として算出する初期値算出
処理と、この初期状態量を、相対方位角の観測量と目標
の状態量とが線形の関係にある解析座標系における状態
量に変換する座標変換処理と、解析座標系における状態
量を目標の運動を解析するための初期値とし、目標の状
態量の推定量を解析座標系において求める内部状態量推
定処理とを、順に施すようにしている。
題を解決するために、目標から放射される音を、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て
該目標の方位角を測定し、その方位角の測定結果である
相対方位角の観測量の時系列から目標の状態量を推定す
る目標運動解析方法において、次のような手段を講じて
いる。即ち、受波器センサアレイで受信した信号を入力
して相対方位角の観測量を時系列的に算出する方位情報
算出処理と、相対方位角の観測量の時系列から、Ｘ−Ｙ
座標系における前記目標の位置及び速度を該目標の運動
を解析するための初期状態量として算出する初期値算出
処理と、この初期状態量を、相対方位角の観測量と目標
の状態量とが線形の関係にある解析座標系における状態
量に変換する座標変換処理と、解析座標系における状態
量を目標の運動を解析するための初期値とし、目標の状
態量の推定量を解析座標系において求める内部状態量推
定処理とを、順に施すようにしている。
【００１０】第２の発明では、第１の発明の目標運動解
析方法において、解析座標系における状態量は、目標の
相対方位、目標の相対方位の変化率、目標と航走体との
距離の逆数、及びその距離に対する距離変化率の割合と
している。第３の発明では、目標から放射される音を、
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
信して該目標の方位角及び周波数をそれぞれ測定し、そ
の方位角及び周波数の測定結果である相対方位角の観測
量及び周波数の観測量の時系列から目標の状態量を推定
する目標運動解析方法において、次のような手段を講じ
ている。即ち、受波器センサアレイで受信した信号を入
力して方位角の観測量及び周波数の観測量を時系列的に
算出する方位情報算出処理及び周波数情報算出処理と、
相対方位角の観測量及び周波数の観測量の時系列から、
Ｘ−Ｙ座標系における前記目標の位置、速度、及び目標
から放射される音の周波数又はその逆数を該目標の運動
を解析するための初期状態量として算出する初期値算出
処理と、この初期状態量を、相対方位角の観測量及び周
波数の観測量と目標の状態量とが線形の関係にある解析
座標系における状態量に変換する座標変換処理と、解析
座標系における状態量を目標の運動を解析するための初
期値とし、目標の状態量の推定量を解析座標系において
求める内部状態量推定処理とを、順に施すようにしてい
る。第４の発明では、第３の発明の目標運動解析方法に
おいて、解析座標系における状態量は、目標の方位、目
標の方位の変化率、目標と航走体との距離の逆数、その
距離に対する距離の変化率の割合、及び目標から放射さ
れる音の周波数又はその逆数としている。
析方法において、解析座標系における状態量は、目標の
相対方位、目標の相対方位の変化率、目標と航走体との
距離の逆数、及びその距離に対する距離変化率の割合と
している。第３の発明では、目標から放射される音を、
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
信して該目標の方位角及び周波数をそれぞれ測定し、そ
の方位角及び周波数の測定結果である相対方位角の観測
量及び周波数の観測量の時系列から目標の状態量を推定
する目標運動解析方法において、次のような手段を講じ
ている。即ち、受波器センサアレイで受信した信号を入
力して方位角の観測量及び周波数の観測量を時系列的に
算出する方位情報算出処理及び周波数情報算出処理と、
相対方位角の観測量及び周波数の観測量の時系列から、
Ｘ−Ｙ座標系における前記目標の位置、速度、及び目標
から放射される音の周波数又はその逆数を該目標の運動
を解析するための初期状態量として算出する初期値算出
処理と、この初期状態量を、相対方位角の観測量及び周
波数の観測量と目標の状態量とが線形の関係にある解析
座標系における状態量に変換する座標変換処理と、解析
座標系における状態量を目標の運動を解析するための初
期値とし、目標の状態量の推定量を解析座標系において
求める内部状態量推定処理とを、順に施すようにしてい
る。第４の発明では、第３の発明の目標運動解析方法に
おいて、解析座標系における状態量は、目標の方位、目
標の方位の変化率、目標と航走体との距離の逆数、その
距離に対する距離の変化率の割合、及び目標から放射さ
れる音の周波数又はその逆数としている。
【００１１】
【作用】第１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、方位情報算出処理により、受波
器センサアレイで受信した信号を入力して目標の方位角
の観測量を時系列的に算出する。初期値算出処理によ
り、目標の相対方位角の観測量の時系列から、Ｘ−Ｙ座
標系における目標の位置及び速度を該目標の運動を解析
するための初期状態量として算出する。次に、座標変換
処理により、この初期状態量を、目標の相対方位角の観
測量と該目標の状態量とが線形の関係にある解析座標系
における初期状態量に変換する。更に、内部状態量推定
処理により、目標の状態量の推定量を解析座標系におい
て求める。第２の発明によれば、第１の発明の相対方位
角の観測量は、解析座標系における状態量である目標の
方位、目標の方位の変化率、目標と航走体との距離の逆
数、及びその距離に対する距離変化率の割合と線形の関
係になる。第３の発明によれば、方位情報算出処理及び
周波数情報算出処理により、受波器センサアレイで受信
した信号を入力して目標の相対方位角の観測量及び周波
数の観測量を時系列的に算出する。初期値算出処理によ
り、目標の相対方位角の観測量及び周波数の観測量の時
系列から、Ｘ−Ｙ座標系における該目標の位置、速度、
及び目標から放射される音の周波数又はその逆数を該目
標の運動を解析するための初期状態量として算出する。
次に、座標変換処理により、この初期状態量を、目標の
相対方位角の観測量及び周波数の観測量と目標の状態量
とが線形の関係にある解析座標系における初期状態量に
変換する。更に、内部状態量推定処理により、目標の状
態量の推定量を解析座標系において求める。第４の発明
によれば、第３の発明の相対方位角の観測量及び周波数
の観測量は、解析座標系における状態量である目標の方
位、目標の方位の変化率、目標と航走体との距離の逆
数、その距離に対する距離変化率の割合、及び目標から
放射される音の周波数又はその逆数と線形の関係にな
る。従って、前記課題を解決できるのである。
析方法を構成したので、方位情報算出処理により、受波
器センサアレイで受信した信号を入力して目標の方位角
の観測量を時系列的に算出する。初期値算出処理によ
り、目標の相対方位角の観測量の時系列から、Ｘ−Ｙ座
標系における目標の位置及び速度を該目標の運動を解析
するための初期状態量として算出する。次に、座標変換
処理により、この初期状態量を、目標の相対方位角の観
測量と該目標の状態量とが線形の関係にある解析座標系
における初期状態量に変換する。更に、内部状態量推定
処理により、目標の状態量の推定量を解析座標系におい
て求める。第２の発明によれば、第１の発明の相対方位
角の観測量は、解析座標系における状態量である目標の
方位、目標の方位の変化率、目標と航走体との距離の逆
数、及びその距離に対する距離変化率の割合と線形の関
係になる。第３の発明によれば、方位情報算出処理及び
周波数情報算出処理により、受波器センサアレイで受信
した信号を入力して目標の相対方位角の観測量及び周波
数の観測量を時系列的に算出する。初期値算出処理によ
り、目標の相対方位角の観測量及び周波数の観測量の時
系列から、Ｘ−Ｙ座標系における該目標の位置、速度、
及び目標から放射される音の周波数又はその逆数を該目
標の運動を解析するための初期状態量として算出する。
次に、座標変換処理により、この初期状態量を、目標の
相対方位角の観測量及び周波数の観測量と目標の状態量
とが線形の関係にある解析座標系における初期状態量に
変換する。更に、内部状態量推定処理により、目標の状
態量の推定量を解析座標系において求める。第４の発明
によれば、第３の発明の相対方位角の観測量及び周波数
の観測量は、解析座標系における状態量である目標の方
位、目標の方位の変化率、目標と航走体との距離の逆
数、その距離に対する距離変化率の割合、及び目標から
放射される音の周波数又はその逆数と線形の関係にな
る。従って、前記課題を解決できるのである。
【００１２】
【実施例】先ず、本実施例の基礎となっている原理を説
明する。従来のＸ−Ｙ座標系における目標２の内部状態
量ｖＸ（ｔ）を、解析座標系である修正極座標における
内部状態量ｖＹ（ｔ）として表すと、次の（８）式のよ
うになる。
明する。従来のＸ−Ｙ座標系における目標２の内部状態
量ｖＸ（ｔ）を、解析座標系である修正極座標における
内部状態量ｖＹ（ｔ）として表すと、次の（８）式のよ
うになる。
【００１３】
【数７】 ｖＹ（ｔ）は、Ｘ−Ｙ座標系における内部状態量ｖＸ
（ｔ）を用いると、次の（９）式のようになる。
（ｔ）を用いると、次の（９）式のようになる。
【００１４】
【数８】 従って、ｔ＝ｔ1 ・・・ｔn における観測データから
（９）式を解いて、初期値＃（ｖＸ0 ）を定めた後、
（８）式及び（９）式を用いて初期値＃（ｖＹ0 ）＝＃
｛ｖＹ（ｔ0 ）｝に変換し、これを初期値として次の
（１０）式、（１１），（１２）式及び（１３）式に示
す非線形方程式を解く。
（９）式を解いて、初期値＃（ｖＸ0 ）を定めた後、
（８）式及び（９）式を用いて初期値＃（ｖＹ0 ）＝＃
｛ｖＹ（ｔ0 ）｝に変換し、これを初期値として次の
（１０）式、（１１），（１２）式及び（１３）式に示
す非線形方程式を解く。
【００１５】
【数９】 目標の方位角の観測量及び周波数の観測量と目標の内部
状態量との関係が線形なので、（１０）式、（１１）式
及び（１２），（１３）式を解けば、Ｘ−Ｙ座標系のま
まで内部状態量を推定する場合に比べて、収束時間が短
縮される。このとき、ｖＸ（ｔ）は、ｖＹ（ｔ）を用い
て次の（１４）式のようになる。
状態量との関係が線形なので、（１０）式、（１１）式
及び（１２），（１３）式を解けば、Ｘ−Ｙ座標系のま
まで内部状態量を推定する場合に比べて、収束時間が短
縮される。このとき、ｖＸ（ｔ）は、ｖＹ（ｔ）を用い
て次の（１４）式のようになる。
【数１０】 図１は、本発明の実施例の目標運動解析方法を実施する
ための目標運動解析装置の機能ブロック図であり、従来
の図３と共通の要素には共通の符号が付されている。こ
の目標運動解析装置では、従来の図３中の初期値算出部
１４の出力側に、座標変換部１５の入力側が接続されて
いる。座標変換部１５は、初期値算出部１４で算出され
た初期状態量Ｓ１４を、Ｘ−Ｙ座標系から方位角の観測
量Ｓ１２及び周波数の観測量Ｓ１３と目標２の内部状態
量とが線形の関係にある解析座標系に変換する手段であ
る。この解析座標系における状態量は、目標２と航走体
１との相対方位角θ（ｔ）、目標２と航走体１との相対
方位角の時間的変化率ｄθ（ｔ）／ｄｔ、目標２と航走
体１との距離の逆数１／ｒ（ｔ）、距離ｒ（ｔ）に対す
る距離の時間的変化率ｄ｛ｒ（ｔ）｝／ｄｔの割合、及
び目標２から放射される音の周波数ｆ又はその逆数１／
ｆである。座標変換部１５の出力側には、内部状態量推
定部１６Ａの入力側が接続されている。内部状態量推定
部１６Ａは、解析座標系に変換された座標変換部１５か
らの初期状態量Ｓ１５を目標２の運動を解析するための
初期値とし、目標２の状態量の推定量Ｓ１６Ａを解析座
標系において求める手段である。内部状態量推定部１６
Ａの出力側には、座標変換部１７の入力側が接続されて
いる。座標変換部１７は、解析座標系で求められた目標
の運動の解析結果である推定量Ｓ１６ＡをＸ−Ｙ座標系
に変換する手段である。座標変換部１７の出力側は、Ｘ
−Ｙ座標系に変換された解析結果を目標運動解析結果と
して出力する出力端子１８に接続されている。
ための目標運動解析装置の機能ブロック図であり、従来
の図３と共通の要素には共通の符号が付されている。こ
の目標運動解析装置では、従来の図３中の初期値算出部
１４の出力側に、座標変換部１５の入力側が接続されて
いる。座標変換部１５は、初期値算出部１４で算出され
た初期状態量Ｓ１４を、Ｘ−Ｙ座標系から方位角の観測
量Ｓ１２及び周波数の観測量Ｓ１３と目標２の内部状態
量とが線形の関係にある解析座標系に変換する手段であ
る。この解析座標系における状態量は、目標２と航走体
１との相対方位角θ（ｔ）、目標２と航走体１との相対
方位角の時間的変化率ｄθ（ｔ）／ｄｔ、目標２と航走
体１との距離の逆数１／ｒ（ｔ）、距離ｒ（ｔ）に対す
る距離の時間的変化率ｄ｛ｒ（ｔ）｝／ｄｔの割合、及
び目標２から放射される音の周波数ｆ又はその逆数１／
ｆである。座標変換部１５の出力側には、内部状態量推
定部１６Ａの入力側が接続されている。内部状態量推定
部１６Ａは、解析座標系に変換された座標変換部１５か
らの初期状態量Ｓ１５を目標２の運動を解析するための
初期値とし、目標２の状態量の推定量Ｓ１６Ａを解析座
標系において求める手段である。内部状態量推定部１６
Ａの出力側には、座標変換部１７の入力側が接続されて
いる。座標変換部１７は、解析座標系で求められた目標
の運動の解析結果である推定量Ｓ１６ＡをＸ−Ｙ座標系
に変換する手段である。座標変換部１７の出力側は、Ｘ
−Ｙ座標系に変換された解析結果を目標運動解析結果と
して出力する出力端子１８に接続されている。
【００１６】次に、図１の動作を説明する。受波器セン
サアレイで受信された信号源からの受信信号ＩＮが、入
力端子１１を経て方位情報算出部１２及び周波数情報算
出部１３に入力する。方位情報算出部１２は、受信信号
ＩＮを入力して方位角θ（ｔ）の観測量Ｓ１２＝β
（ｔ）を算出する。又、周波数情報算出部１３は、受信
信号ＩＮを入力して第ｋ周波数成分（但し、ｋ；1 ，・
・・，p ）ｆk の観測量Ｓ１３＝νk （ｔ）を算出す
る。初期値算出部１４が、ｔ＝ｔ1 ，・・・，ｔn にお
けるｎ組の方位角の観測量Ｓ１２＝β（ｔ）及び周波数
成分の観測量Ｓ１３＝ν（ｔ）を入力し、（７）式に基
づいて運動解析の初期値Ｓ１４＝＃（ｖＸ0 ）を求め、
その結果を座標変換部１５へ出力する。座標変換部１５
は、Ｘ−Ｙ座標系で求められた運動解析の初期値Ｓ１４
＝＃（ｖＸ0 ）を入力し、（９）式に基づいて修正極座
標系における内部状態量の初期値Ｓ１５＝＃（ｖＹ0 ）
を求め、その結果を内部状態量推定部１６Ａへ出力す
る。内部状態量推定部１６Ａは、初期値Ｓ１５＝＃（ｖ
Ｙ0 ）を運動解析の初期値として（１０）〜（１３）式
の非線形方程式を解き、内部状態量ｖＹ（ｔ）の推定量
Ｓ１６Ａ＝＃｛ｖＹ（ｔ）｝を求め、その結果を座標変
換部１７へ出力する。座標変換部１７は、（１２），
（１３）式、（１４）式、及び（２）式を用いて目標運
動の内部状態量である目標２の位置ベクトル
サアレイで受信された信号源からの受信信号ＩＮが、入
力端子１１を経て方位情報算出部１２及び周波数情報算
出部１３に入力する。方位情報算出部１２は、受信信号
ＩＮを入力して方位角θ（ｔ）の観測量Ｓ１２＝β
（ｔ）を算出する。又、周波数情報算出部１３は、受信
信号ＩＮを入力して第ｋ周波数成分（但し、ｋ；1 ，・
・・，p ）ｆk の観測量Ｓ１３＝νk （ｔ）を算出す
る。初期値算出部１４が、ｔ＝ｔ1 ，・・・，ｔn にお
けるｎ組の方位角の観測量Ｓ１２＝β（ｔ）及び周波数
成分の観測量Ｓ１３＝ν（ｔ）を入力し、（７）式に基
づいて運動解析の初期値Ｓ１４＝＃（ｖＸ0 ）を求め、
その結果を座標変換部１５へ出力する。座標変換部１５
は、Ｘ−Ｙ座標系で求められた運動解析の初期値Ｓ１４
＝＃（ｖＸ0 ）を入力し、（９）式に基づいて修正極座
標系における内部状態量の初期値Ｓ１５＝＃（ｖＹ0 ）
を求め、その結果を内部状態量推定部１６Ａへ出力す
る。内部状態量推定部１６Ａは、初期値Ｓ１５＝＃（ｖ
Ｙ0 ）を運動解析の初期値として（１０）〜（１３）式
の非線形方程式を解き、内部状態量ｖＹ（ｔ）の推定量
Ｓ１６Ａ＝＃｛ｖＹ（ｔ）｝を求め、その結果を座標変
換部１７へ出力する。座標変換部１７は、（１２），
（１３）式、（１４）式、及び（２）式を用いて目標運
動の内部状態量である目標２の位置ベクトル
【数１１】 を求め、その結果を出力端子１８から出力する。
【００１７】以上のように、本実施例では、初期値算出
部１４は、Ｘ−Ｙ座標系における目標２の位置、速度、
及び目標から放射される音の周波数又はその逆数を目標
の運動を解析するための初期値＃（ｖＸ0 ）として算出
する。更に、座標変換部１５が、この初期値＃（ｖ
Ｘ0 ）を、目標の相対方位角の観測量β（ｔ）及び周波
数の観測量ν（ｔ）と目標２の内部状態量ｖＹ（ｔ）と
が線形の関係にある解析座標系における状態量である目
標の相対方位θ（ｔ）、目標の相対方位の変化率ｄ｛ｒ
（ｔ）｝／ｄｔ、目標と航走体との距離の逆数１／ｒ
（ｔ）、その距離ｒ（ｔ）に対する距離の変化率ｄ｛ｒ
（ｔ）｝／ｄｔの割合、及び目標２から放射される音の
周波数ｆ又はその逆数１／ｆに変換する。内部状態量推
定部１６Ａは、その結果で目標２の運動解析を行うよう
にしたので、Ｘ−Ｙ座標系のみ或いは解析座標系のみを
用いた目標運動解析方法に比べて、解析結果を得るため
の演算時間を短縮できる。
部１４は、Ｘ−Ｙ座標系における目標２の位置、速度、
及び目標から放射される音の周波数又はその逆数を目標
の運動を解析するための初期値＃（ｖＸ0 ）として算出
する。更に、座標変換部１５が、この初期値＃（ｖ
Ｘ0 ）を、目標の相対方位角の観測量β（ｔ）及び周波
数の観測量ν（ｔ）と目標２の内部状態量ｖＹ（ｔ）と
が線形の関係にある解析座標系における状態量である目
標の相対方位θ（ｔ）、目標の相対方位の変化率ｄ｛ｒ
（ｔ）｝／ｄｔ、目標と航走体との距離の逆数１／ｒ
（ｔ）、その距離ｒ（ｔ）に対する距離の変化率ｄ｛ｒ
（ｔ）｝／ｄｔの割合、及び目標２から放射される音の
周波数ｆ又はその逆数１／ｆに変換する。内部状態量推
定部１６Ａは、その結果で目標２の運動解析を行うよう
にしたので、Ｘ−Ｙ座標系のみ或いは解析座標系のみを
用いた目標運動解析方法に比べて、解析結果を得るため
の演算時間を短縮できる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、Ｘ−Ｙ座標系における目標の位置及び速度を
目標の運動を解析するための初期状態量として算出し、
この初期状態量を、目標の相対方位角の観測量と目標の
内部状態量とが線形の関係にある解析座標系における状
態量に変換して目標の運動解析を行うようにしたので、
Ｘ−Ｙ座標系のみ或いは解析座標系のみを用いた目標運
動解析方法に比べて、解析結果を得るための演算時間を
短縮できる。第２の発明によれば、第１の発明の解析座
標系における状態量を、目標の相対方位、目標の相対方
位の変化率、目標と航走体との距離の逆数、及びその距
離に対する距離変化率の割合としたので、Ｘ−Ｙ座標系
のみ或いは解析座標系のみを用いた目標運動解析方法に
比べて、解析結果を得るための演算時間を短縮できる。
第３の発明によれば、Ｘ−Ｙ座標系における目標の位
置、速度、及び目標から放射される音の周波数又はその
逆数を目標の運動を解析するための初期状態量として算
出し、この初期状態量を、目標の相対方位角の観測量及
び周波数の観測量と目標の内部状態量とが線形の関係に
ある解析座標系における状態量に変換して目標の運動解
析を行うようにしたので、Ｘ−Ｙ座標系のみ或いは解析
座標系のみを用いた目標運動解析方法に比べて、解析結
果を得るための演算時間を短縮できる。第４の発明によ
れば、第３の発明の解析座標系における状態量を、目標
の相対方位、目標の相対方位の変化率、目標と航走体と
の距離の逆数、その距離に対する距離の変化率の割合、
及び目標から放射される音の周波数又はその逆数とした
ので、Ｘ−Ｙ座標系のみ或いは解析座標系のみを用いた
目標運動解析方法に比べて、解析結果を得るための演算
時間を短縮できる。
によれば、Ｘ−Ｙ座標系における目標の位置及び速度を
目標の運動を解析するための初期状態量として算出し、
この初期状態量を、目標の相対方位角の観測量と目標の
内部状態量とが線形の関係にある解析座標系における状
態量に変換して目標の運動解析を行うようにしたので、
Ｘ−Ｙ座標系のみ或いは解析座標系のみを用いた目標運
動解析方法に比べて、解析結果を得るための演算時間を
短縮できる。第２の発明によれば、第１の発明の解析座
標系における状態量を、目標の相対方位、目標の相対方
位の変化率、目標と航走体との距離の逆数、及びその距
離に対する距離変化率の割合としたので、Ｘ−Ｙ座標系
のみ或いは解析座標系のみを用いた目標運動解析方法に
比べて、解析結果を得るための演算時間を短縮できる。
第３の発明によれば、Ｘ−Ｙ座標系における目標の位
置、速度、及び目標から放射される音の周波数又はその
逆数を目標の運動を解析するための初期状態量として算
出し、この初期状態量を、目標の相対方位角の観測量及
び周波数の観測量と目標の内部状態量とが線形の関係に
ある解析座標系における状態量に変換して目標の運動解
析を行うようにしたので、Ｘ−Ｙ座標系のみ或いは解析
座標系のみを用いた目標運動解析方法に比べて、解析結
果を得るための演算時間を短縮できる。第４の発明によ
れば、第３の発明の解析座標系における状態量を、目標
の相対方位、目標の相対方位の変化率、目標と航走体と
の距離の逆数、その距離に対する距離の変化率の割合、
及び目標から放射される音の周波数又はその逆数とした
ので、Ｘ−Ｙ座標系のみ或いは解析座標系のみを用いた
目標運動解析方法に比べて、解析結果を得るための演算
時間を短縮できる。
【図１】本発明の実施例の目標運動解析方法を実施する
ための目標運動解析装置の機能ブロック図である。
ための目標運動解析装置の機能ブロック図である。
【図２】目標運動解析方法における観測系及び運動系を
示す幾何学的説明図である。
示す幾何学的説明図である。
【図３】従来の目標運動解析方法を実施するための目標
運動解析装置の機能ブロック図である。
運動解析装置の機能ブロック図である。
１２ 方位情報算出
部 １３ 周波数情報算
出部 １４ 初期値算出部 １５，１７ 座標変換部 １６，１６Ａ 内部状態量推
定部
部 １３ 周波数情報算
出部 １４ 初期値算出部 １５，１７ 座標変換部 １６，１６Ａ 内部状態量推
定部
Claims (4)
- 【請求項１】 目標から放射される音を、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て該目標
の方位角を測定し、該方位角の測定結果である相対方位
角の観測量の時系列から該目標の状態量を推定する目標
運動解析方法において、 前記受波器センサアレイで受信した信号を入力して前記
相対方位角の観測量を時系列的に算出する方位情報算出
処理と、 前記相対方位角の観測量の時系列から、Ｘ−Ｙ座標系に
おける前記目標の位置及び速度を該目標の運動を解析す
るための初期状態量として算出する初期値算出処理と、 前記初期状態量を、前記相対方位角の観測量と前記目標
の状態量とが線形の関係にある解析座標系における状態
量に変換する座標変換処理と、 前記解析座標系における状態量を前記目標の運動を解析
するための初期値とし、該目標の状態量の推定量を該解
析座標系において求める内部状態量推定処理とを、 順に施すことを特徴とする目標運動解析方法。 - 【請求項２】 請求項１の目標運動解析方法において、 前記解析座標系における状態量は、前記目標の相対方
位、該目標の相対方位の変化率、該目標と前記航走体と
の距離の逆数、及び該距離に対する該距離変化率の割合
であることを特徴とする目標運動解析方法。 - 【請求項３】 目標から放射される音を、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て該目標
の方位角及び周波数をそれぞれ測定し、該方位角及び周
波数の測定結果である相対方位角の観測量及び周波数の
観測量の時系列から該目標の状態量を推定する目標運動
解析方法において、 前記受波器センサアレイで受信した信号を入力して前記
相対方位角の観測量及び周波数の観測量を時系列的に算
出する方位情報算出処理及び周波数情報算出処理と、 前記相対方位角の観測量及び周波数の観測量の時系列か
ら、Ｘ−Ｙ座標系における前記目標の位置、速度、及び
該目標から放射される音の周波数又はその逆数を該目標
の運動を解析するための初期状態量として算出する初期
値算出処理と、 前記初期状態量を、前記相対方位角の観測量及び周波数
の観測量と前記目標の状態量とが線形の関係にある解析
座標系における状態量に変換する座標変換処理と、 前記解析座標系における状態量を前記目標の運動を解析
するための初期値とし、該目標の状態量の推定量を該解
析座標系において求める内部状態量推定処理とを、 順に施すことを特徴とする目標運動解析方法。 - 【請求項４】 請求項３の目標運動解析方法において、 前記解析座標系における状態量は、前記目標の相対方
位、該目標の相対方位の変化率、該目標と前記航走体と
の距離の逆数、該距離に対する該距離変化率の割合、及
び該目標から放射される音の周波数又はその逆数である
ことを特徴とする目標運動解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6218709A JP2739054B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 目標運動解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6218709A JP2739054B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 目標運動解析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882663A true JPH0882663A (ja) | 1996-03-26 |
| JP2739054B2 JP2739054B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=16724206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6218709A Expired - Lifetime JP2739054B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 目標運動解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2739054B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010249593A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Hitachi Ltd | 目標運動解析方法、目標運動解析装置およびプログラム |
| CN105116377A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-12-02 | 西安电子科技大学 | 一种基于hht瞬时能量谱的fdoa定位方法 |
| CN112816937A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-05-18 | 中国船舶重工集团有限公司第七一0研究所 | 基于基频线谱方位角变化率的直升机尺度估计方法及装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0228705A (ja) * | 1988-07-18 | 1990-01-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | 目標追尾方式 |
| JPH04198882A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-20 | Hitachi Ltd | 目標運動解析方法 |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP6218709A patent/JP2739054B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0228705A (ja) * | 1988-07-18 | 1990-01-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | 目標追尾方式 |
| JPH04198882A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-20 | Hitachi Ltd | 目標運動解析方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010249593A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Hitachi Ltd | 目標運動解析方法、目標運動解析装置およびプログラム |
| CN105116377A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-12-02 | 西安电子科技大学 | 一种基于hht瞬时能量谱的fdoa定位方法 |
| CN112816937A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-05-18 | 中国船舶重工集团有限公司第七一0研究所 | 基于基频线谱方位角变化率的直升机尺度估计方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2739054B2 (ja) | 1998-04-08 |
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