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JP5419797B2 - Target tracking device - Google Patents

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JP5419797B2
JP5419797B2 JP2010112737A JP2010112737A JP5419797B2 JP 5419797 B2 JP5419797 B2 JP 5419797B2 JP 2010112737 A JP2010112737 A JP 2010112737A JP 2010112737 A JP2010112737 A JP 2010112737A JP 5419797 B2 JP5419797 B2 JP 5419797B2
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radar
sensor
observation
target track
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康 小幡
洋志 亀田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

この発明は、目標を観測するセンサから得られる位置情報の観測値を用いて、目標の航跡である目標航跡を生成する目標追尾装置に関する。   The present invention relates to a target tracking device that generates a target track that is a track of a target by using an observation value of position information obtained from a sensor that observes the target.

現在、センサにより目標を観測して得られた観測値を用いて目標を追尾する技術については、すでに多くの論文や特許等の文献で取り挙げられており、その装置及び方法については、様々な提案がなされている。   Currently, many papers, patents, and other documents have already been used to track the target using the observation values obtained by observing the target with a sensor. Proposals have been made.

例えば、特許文献1には、追尾状況に応じてセンサの資源配分を決定する方法の一例が記載されている。この従来技術では、追尾目標の航跡の個々の追尾状況、例えば誤差楕円の大きさや、探知抜け回数や、目標距離や、目標速度や、目標とセンサ間の距離等の諸元に応じて、目標毎に優先度を設定する。その優先度が高い目標に対して、優先的にセンサ資源を割り当てる。   For example, Patent Literature 1 describes an example of a method for determining resource allocation of a sensor according to a tracking situation. In this prior art, depending on the individual tracking status of the track of the tracking target, such as the size of the error ellipse, the number of detection omissions, the target distance, the target speed, and the distance between the target and the sensor, Set priority every time. Sensor resources are preferentially assigned to a target with a high priority.

図9は、特許文献1に示すような従来装置を示すブロック図である。なお、図9の構成は、特許文献1の従来の技術の欄に記載された内容に相当する。ここで、特許文献1には、フィルタの動作を決定するパラメータの制御や、クラッタ発生地域の情報等の観測条件を取得する点についても記載されている。しかしながら、ここでは、それらの内容を省略し、この従来装置におけるセンサ制御の機能、即ち追尾状況を基にセンサの割り当てを決定する機能を中心に説明する。   FIG. 9 is a block diagram showing a conventional apparatus as shown in Patent Document 1. In FIG. The configuration in FIG. 9 corresponds to the content described in the column of the prior art in Patent Document 1. Here, Patent Document 1 also describes the control of parameters that determine the operation of the filter and the acquisition of observation conditions such as information on the area where the clutter occurs. However, here, those contents are omitted, and the sensor control function in this conventional apparatus, that is, the function of determining sensor assignment based on the tracking situation will be mainly described.

センサ群100は、第1センサ100a、第2センサ100b等の複数のセンサを含んでいる。また、センサ群100は、センサ群指示部101が出力する動作条件によって指定された時刻に指定された目標を観測し、その観測情報を観測情報融合部102へ出力する。観測情報融合部102は、センサ群100のいずれかのセンサから観測情報を受けると、上記の動作条件より、該当する目標の運動諸元を推定する追尾処理部103に対して、目標の観測値を出力する。   The sensor group 100 includes a plurality of sensors such as a first sensor 100a and a second sensor 100b. In addition, the sensor group 100 observes the target designated at the time designated by the operation condition output by the sensor group instruction unit 101, and outputs the observation information to the observation information fusion unit 102. When the observation information fusion unit 102 receives the observation information from any one of the sensors in the sensor group 100, the observation information fusion unit 102 sends the target observation value to the tracking processing unit 103 that estimates the motion specifications of the target from the above operating conditions. Is output.

追尾処理部103は、対応する目標の追尾計算を実行することにより、各目標の位置及び速度の推定並びに予測を行い、目標の追尾情報を更新する。追尾情報抽出部104は、追尾処理部103内に含まれる追尾フィルタ群(図示せず)が出力する目標の追尾情報から、目標の運動諸元(例えば位置、速度)の推定値の誤差に関する情報として推定誤差範囲である誤差楕円(誤差共分散行列)を抽出し、その情報を目標状態評価部105に出力する。   The tracking processing unit 103 estimates and predicts the position and speed of each target by executing tracking calculation of the corresponding target, and updates the tracking information of the target. The tracking information extraction unit 104 is information on an error in an estimated value of a target motion specification (for example, position and speed) from target tracking information output by a tracking filter group (not shown) included in the tracking processing unit 103. The error ellipse (error covariance matrix) that is the estimated error range is extracted and the information is output to the target state evaluation unit 105.

目標状態評価部105は、各目標に対して、センサ割り当ての優先度に相当する評価値を設定する。具体的に、目標状態評価部105は、追尾フィルタ群に属する追尾フィルタから推定誤差範囲が得られるため、それが広い目標に対しては誤差を縮小する目的で評価値を大きく設定する。   The target state evaluation unit 105 sets an evaluation value corresponding to the priority of sensor allocation for each target. Specifically, since the estimated error range is obtained from the tracking filters belonging to the tracking filter group, the target state evaluation unit 105 sets a large evaluation value for the purpose of reducing the error for a wide target.

次に、資源配分方式作成部106は、目標状態評価部105から評価値を受け取ると、追尾データベース107を参照しながら、目標状態評価部105が出力する評価値に基づいて、各目標に対するセンサの割り当てとその配分効果についての評価値とを複数組算出して出力する。即ち、資源配分方式作成部106は、目標状態評価部105が出力する評価値である各目標の追尾状態に基づいて、目標に対して割り当てるセンサ及び観測時刻を決定する。この割り当ては、候補として複数作り、これらの複数の候補のそれぞれについて、各目標の追尾精度が割り当てられたセンサの観測によってどれだけ向上するかについての期待値を目標状態評価値の大きさで重み付けした配分効果評価値を算出する。   Next, when receiving the evaluation value from the target state evaluation unit 105, the resource allocation method creation unit 106 refers to the tracking database 107, and based on the evaluation value output from the target state evaluation unit 105, the sensor allocation for each target. Multiple sets of assignments and evaluation values for the distribution effect are calculated and output. That is, the resource allocation method creation unit 106 determines a sensor and an observation time to be assigned to the target based on the tracking state of each target that is an evaluation value output from the target state evaluation unit 105. Multiple assignments are made as candidates, and for each of these multiple candidates, the expected value of how much the tracking accuracy of each target is improved by observation of the assigned sensor is weighted by the size of the target state evaluation value The distribution effect evaluation value is calculated.

この追尾精度の向上の度合の計算は、カルマンフィルタの誤差共分散行列計算により可能である。カルマンフィルタでは、目標航跡の推定値のみでなく、その推定誤差も計算することに特徴がある。推定値と推定誤差との計算方法を以下に示す。目標航跡の現サンプリング時刻kの推定値である平滑値をxk|kとし、その推定誤差である平滑誤差共分散行列をPk|kとする。 The degree of improvement in tracking accuracy can be calculated by calculating the error covariance matrix of the Kalman filter. The Kalman filter is characterized in that it calculates not only the estimated value of the target track but also its estimated error. The calculation method of the estimated value and the estimated error is shown below. A smooth value that is an estimated value of the current sampling time k of the target track is denoted by x k | k, and a smooth error covariance matrix that is an estimated error is denoted by P k | k .

次のサンプリング時刻k+1であるセンサによって得られる観測値zk+1,jによってこの目標航跡を更新する場合、まず予測処理を行う。予測処理計算は、次の式(1),(2)を用いた演算により行われる。 When the target track is updated with the observation value z k + 1, j obtained by the sensor at the next sampling time k + 1, first, a prediction process is performed. The prediction processing calculation is performed by calculation using the following equations (1) and (2).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(1),(2)において、Φk+1は推移行列であり、Qk+1は駆動雑音共分散行列である。 In Equations (1) and (2), Φ k + 1 is a transition matrix, and Q k + 1 is a drive noise covariance matrix.

次に、センサの観測値zk+1,jと、次の式(3),(4)とを用いて、平滑処理を行う。 Next, smoothing processing is performed using the sensor observation values z k + 1, j and the following equations (3) and (4).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(3),(4)において、Kk+1はカルマンゲインであり、Hk+1は観測行列であり、Sk+1は残差共分散行列である。また、カルマンゲインKk+1及び残差共分散行列Sk+1は、次の式(5),(6)を用いて計算できる。 In Equations (3) and (4), K k + 1 is a Kalman gain, H k + 1 is an observation matrix, and S k + 1 is a residual covariance matrix. Further, the Kalman gain K k + 1 and the residual covariance matrix S k + 1 can be calculated using the following equations (5) and (6).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(5),(6)において、Rk+1は観測誤差共分散行列であり、センサ特有のパラメータから決まる。 However, in these equations (5) and (6), R k + 1 is an observation error covariance matrix, and is determined from parameters specific to the sensor.

ここで、平滑誤差共分散行列Pk+1|k+1は、観測値zk,jに依存しないので、実際に観測を行う前に式(2),(4),(5),(6)を用いて、Pk+1|k+1を算出し、現在の目標航跡の推定誤差Pk|kとの差異により、その観測の効果の予想計算を行うことができる。 Here, since the smoothing error covariance matrix P k + 1 | k + 1 does not depend on the observation values z k, j , the equations (2), (4), (5), and (6) are used before actual observation. Thus, P k + 1 | k + 1 is calculated, and the prediction calculation of the effect of the observation can be performed based on the difference from the estimation error P k | k of the current target track.

次に、資源管理計算部108は、資源配分方式作成部106から各資源の複数のセンサ割り当てと配分効果評価値とを受ける。また、資源管理計算部108は、センサ群100の現在の動作状況を受けると、資源データベース109を参照しながら、各センサ割り当てが実行可能であるかどうか、センサ群100に及ぼす放射エネルギー等の負荷がどの位になるかについて考慮して、配分効果評価値が大きいセンサ割り当てを選択する。   Next, the resource management calculation unit 108 receives a plurality of sensor assignments and distribution effect evaluation values for each resource from the resource allocation method creation unit 106. When the resource management calculation unit 108 receives the current operation status of the sensor group 100, the resource management calculation unit 108 refers to the resource database 109 to determine whether or not each sensor can be assigned and the load on the sensor group 100 such as radiant energy. The sensor allocation with a large distribution effect evaluation value is selected in consideration of how much the value becomes.

センサ群指示部101は、資源管理計算部108が最適な配分方式を決定すると、それに従ってセンサ群100を構成するセンサの動作指示を行う。
以上が従来装置によるセンサ制御の主な手順である。
When the resource management calculation unit 108 determines the optimum distribution method, the sensor group instruction unit 101 instructs the operation of the sensors constituting the sensor group 100 according to the determination.
The above is the main procedure of sensor control by the conventional apparatus.

特許第4014785号公報Japanese Patent No. 4014785

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
ここでは、センサの例として、レーダを考える。このレーダは、目標に向かって電波を放射し、その反射波に信号処理を施すことによって目標の位置の情報を得る。このため、使用回数(観測回数)が多い程、電力を消費することになる。以下では、この消費電力を必要最小限とするようにレーダ制御(センサ制御)を行う場合を考える。
However, the prior art has the following problems.
Here, radar is considered as an example of the sensor. This radar radiates a radio wave toward a target and performs signal processing on the reflected wave to obtain information on the position of the target. For this reason, power is consumed as the number of times of use (number of observations) increases. In the following, a case where radar control (sensor control) is performed so as to minimize the power consumption is considered.

ここで、ある時刻での目標航跡の推定精度が要求精度に満たなかったとする。この場合、資源配分方式作成部106及び資源管理計算部108は、2つのレーダで、できるだけ少ない使用回数で要求精度を達成するための使用回数を決定しようとする。   Here, it is assumed that the target track estimation accuracy at a certain time does not satisfy the required accuracy. In this case, the resource allocation method creation unit 106 and the resource management calculation unit 108 attempt to determine the number of times of use for achieving the required accuracy with the least number of times of use with two radars.

第1レーダの使用回数をnとし、第2レーダの使用回数をmとすると、その効果を予想するためにはn+m回の式(2),(4),(5),(6)の計算が必要となる。つまり、使用回数が最小となるn,mを決めるためには、現実的な使用回数の全てのn,mの組合せについてn+m回の式(2),(4),(5),(6)の計算を行い、その効果から要求精度の達成が可能であるか判定し、さらに要求精度達成が可能である組合せの中から使用回数が最も少ない組合せを選択する必要がある。従って、従来装置では、その試行錯誤における組合せの候補の数に応じて演算量が増大する問題がある。   Assuming that the number of times the first radar is used is n and the number of times the second radar is used is m, in order to predict the effect, n + m times of equations (2), (4), (5), (6) are calculated. Is required. In other words, in order to determine n and m that minimize the number of times of use, n + m times of equations (2), (4), (5), and (6) for all combinations of n and m that are realistic numbers of times of use. It is necessary to determine whether it is possible to achieve the required accuracy from the effect, and to select a combination with the smallest number of times of use from among combinations that can achieve the required accuracy. Therefore, the conventional apparatus has a problem that the amount of calculation increases in accordance with the number of combination candidates in the trial and error.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、必要最小限のセンサ使用回数を効率的に決定することができる目標追尾装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a target tracking device that can efficiently determine the necessary minimum number of sensor uses.

この発明の目標追尾装置は、それぞれ異なる位置に配置された複数のセンサから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を作成するためのものであって、前記センサから得られた観測値を用いて目標の運動諸元を算出して、その算出した運動諸元から、前記目標航跡を導出するとともに、前記目標航跡の誤差共分散行列を算出する追尾処理部と、前記目標航跡の誤差共分散行列に基づく前記目標航跡の推定精度と所定の要求精度とを用いて、センサ制御を実施するか否かを判定するセンサ制御要否判定部と、前記目標航跡の誤差共分散行列と、前記センサ毎の観測精度と、前記要求精度とを用いて、前記複数のセンサのそれぞれについてのセンサ使用回数を、制約付き最適化問題から導出するセンサ使用回数決定部と、前記センサ使用回数決定部によって導出された前記センサ使用回数に従って、前記複数のセンサのそれぞれに観測を指示するセンサ指示部とを備えるものである。   The target tracking device of the present invention is for creating a target track by tracking the observation values obtained from a plurality of sensors arranged at different positions, and using the observation values obtained from the sensors. A tracking unit that calculates a target motion specification, derives the target track from the calculated motion specification, and calculates an error covariance matrix of the target track, and an error covariance of the target track A sensor control necessity determination unit that determines whether or not to perform sensor control using an estimation accuracy of the target track based on a matrix and a predetermined required accuracy, an error covariance matrix of the target track, and the sensor A sensor use count determination unit for deriving a sensor use count for each of the plurality of sensors from a constrained optimization problem using the observation accuracy for each and the required accuracy; and the sensor use count determination In accordance with the sensor usage count derived by section, in which and a sensor instruction unit for instructing the observations to each of the plurality of sensors.

この発明の目標追尾装置によれば、センサ使用回数決定部が、目標航跡の誤差共分散行列と、センサ毎の観測精度及び要求精度とを用いて、複数のセンサのそれぞれについてのセンサ使用回数を制約付き最適化問題から導出するので、従来装置に比べて演算量を削減可能となることから、必要最小限のセンサ使用回数を効率的に決定することができる。   According to the target tracking device of the present invention, the sensor usage count determination unit calculates the sensor usage count for each of the plurality of sensors using the error covariance matrix of the target track and the observation accuracy and required accuracy for each sensor. Since it is derived from a constrained optimization problem, it is possible to reduce the amount of calculation compared to the conventional apparatus, so that the minimum necessary number of sensor uses can be determined efficiently.

この発明の実施の形態1による目標追尾装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the target tracking apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図1の目標追尾装置の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the target tracking apparatus of FIG. レーダ使用回数を決定するための方式を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the system for determining the frequency | count of radar use. この発明の実施の形態2による目標追尾装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the target tracking apparatus by Embodiment 2 of this invention. 図4の目標追尾装置の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the target tracking apparatus of FIG. レーダ使用回数を決定するための方式を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the system for determining the frequency | count of radar use. この発明の実施の形態3による目標追尾装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the target tracking apparatus by Embodiment 3 of this invention. 図7の目標追尾装置の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the target tracking apparatus of FIG. 特許文献1に示すような従来装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional apparatus as shown to patent document 1. FIG.

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による目標追尾装置(多目標追尾装置)を示すブロック図である。
図1において、実施の形態1の目標追尾装置10は、第1レーダ(第1センサ)1a及び第2レーダ(第2センサ)1bを含むセンサ群としてのレーダ群1に接続されている。第1及び第2レーダ1a,1bは、互いに異なる場所に設置されている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a target tracking device (multi-target tracking device) according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, a target tracking device 10 according to the first embodiment is connected to a radar group 1 as a sensor group including a first radar (first sensor) 1a and a second radar (second sensor) 1b. The first and second radars 1a and 1b are installed at different locations.

また、目標追尾装置10は、追尾処理部2と、センサ制御要否判定部としてのレーダ制御要否判定部3と、センサ使用回数決定部(センサ観測回数決定部)としてのレーダ使用回数決定部4と、センサ指示部としてのレーダ指示部5とを有している。   The target tracking device 10 includes a tracking processing unit 2, a radar control necessity determination unit 3 as a sensor control necessity determination unit, and a radar use number determination unit as a sensor use number determination unit (sensor observation number determination unit). 4 and a radar instruction unit 5 as a sensor instruction unit.

また、目標追尾装置10は、通常は第1及び第2レーダ1a,1bを用いて予め決められた一定時間間隔をおいて観測し、第1及び第2レーダ1a,1bから定期的に得られる観測値を用いて目標の追尾処理を行い、目標航跡を生成する。   The target tracking device 10 usually observes at a predetermined time interval using the first and second radars 1a and 1b and is obtained periodically from the first and second radars 1a and 1b. The target tracking process is performed by using the observation value to generate the target track.

また、目標追尾装置10は、追尾処理の際に、観測値に対して追尾フィルタ(カルマンフィルタ等)を用いた演算を行うことにより、目標航跡の推定値を導出する。この目標航跡の推定値は、レーダ群1の過去数回の観測値の情報を反映しているため、推定誤差は、レーダ群1の1回の観測における観測値に含まれる誤差である観測誤差よりも小さい。   Further, the target tracking device 10 derives an estimated value of the target track by performing a calculation using a tracking filter (Kalman filter or the like) on the observed value during the tracking process. Since the estimated value of the target wake reflects information on the observed values of the past several times of the radar group 1, the estimated error is an observation error that is an error included in the observed value of one observation of the radar group 1. Smaller than.

さらに、目標追尾装置10は、ユーザによって設定された目標航跡についての所定の要求精度(ユーザが要求する目標航跡の精度)を予め記憶しているとする。また、目標追尾装置10は,追尾フィルタとしてカルマンフィルタを用いる場合、レーダ群1の観測値の観測精度を記憶しており、また、目標航跡の推定値の精度である推定精度を算出可能である。さらに、目標追尾装置10は、目標の追尾状況に応じて、具体的には推定精度が要求精度を満たしておらず,両者の差異が大きいことが分かった時点でレーダ制御(センサ制御)を行い、特定の目標及び領域に短期間に集中してレーダ資源を重点的に割り当てる。   Furthermore, it is assumed that the target tracking device 10 stores in advance a predetermined required accuracy (target track accuracy requested by the user) for the target track set by the user. Further, when the Kalman filter is used as the tracking filter, the target tracking device 10 stores the observation accuracy of the observation value of the radar group 1 and can calculate the estimation accuracy which is the accuracy of the estimated value of the target track. Furthermore, the target tracking device 10 performs radar control (sensor control) when it is found that the estimation accuracy does not satisfy the required accuracy and the difference between the two is large, depending on the target tracking status. Focus radar resources on specific targets and areas in a short period of time.

次に、目標追尾装置10の各機能ブロック2〜5による目標追尾とそれに伴うレーダ制御に関する決定とのそれぞれの方法について説明する。図2は、図1の目標追尾装置10の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、観測値の定期的な1観測時刻分の処理の流れを示しており、各機能ブロック2〜5は、観測の度にこの図2の全体の処理を1回行う。以下では、このフローチャートに沿って追尾及びレーダ制御決定の処理内容を説明する。   Next, each method of the target tracking by the functional blocks 2 to 5 of the target tracking device 10 and the determination regarding the radar control associated therewith will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the target tracking device 10 of FIG. This flowchart shows the flow of processing for one observation time of observation values periodically, and each functional block 2 to 5 performs the entire processing of FIG. 2 once for each observation. Hereinafter, the processing contents of tracking and radar control determination will be described with reference to this flowchart.

図2において、最初に、ステップS1の「通常追尾処理」では、第1及び第2レーダ1a,1bの少なくともいずれか一方の定期的な観測により得られる観測値が追尾処理部2に入力され、その観測値を用いて追尾処理部2が目標追尾処理を行う。この目標追尾処理では、観測値に含まれる観測誤差を低減して目標の運動諸元を計算する。その手順について以下に説明する。   In FIG. 2, first, in the “normal tracking process” in step S1, an observation value obtained by periodic observation of at least one of the first and second radars 1a and 1b is input to the tracking processing unit 2, The tracking processing unit 2 performs target tracking processing using the observed value. In the target tracking process, the motion error of the target is calculated by reducing the observation error included in the observed value. The procedure will be described below.

観測値による処理前の目標航跡の平滑値をxk−1|k−1とし、その誤差共分散行列をPk−1|k−1としたときに、追尾処理部2は、次の式(7),(8)を用いた演算を行うことにより、予測処理を行う。 When the smooth value of the target wake before processing by the observed value is x k−1 | k−1 and the error covariance matrix is P k−1 | k−1 , the tracking processing unit 2 uses the following formula: Prediction processing is performed by performing calculations using (7) and (8).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(7),(8)において、Φは推移行列であり、Qは駆動雑音共分散行列である。 However, in these formulas (7) and (8), Φ k is a transition matrix, and Q k is a drive noise covariance matrix.

次に、追尾処理部2は、観測値がこの目標航跡に対応付けが可能か否かを判定する。具体的に、追尾処理部2は、レーダ群1によって得られる観測値をとしたとき、次の式(9)が成立する場合には、対応付け可能と判断する。   Next, the tracking processing unit 2 determines whether or not the observation value can be associated with the target track. Specifically, the tracking processing unit 2 determines that association is possible when the following equation (9) is satisfied when the observation value obtained by the radar group 1 is used.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(9)において、dはカイ平方検定で利用するゲートサイズパラメータである。また、Hは観測行列である。さらに、Sは残差共分散行列であり、次の式(10)に従って計算できる。 However, in this equation (9), d is a gate size parameter used in chi-square test. H k is an observation matrix. Further, S k is a residual covariance matrix and can be calculated according to the following equation (10).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(10)において、Rは観測誤差共分散行列であり、第1又は第2レーダ1a,1bの距離の観測誤差標準偏差と角度の観測誤差標準偏差とにより算出できる。 However, in this equation (10), R k is an observation error covariance matrix, and can be calculated from the observation error standard deviation of the distance of the first or second radar 1a, 1b and the observation error standard deviation of the angle.

追尾処理部2は、式(9)が成り立って、目標航跡と観測値との対応付けが可能と判定した場合には、次の式(11),(12)を用いた平滑処理を行い、最新の目標の運動諸元の推定値であるxk|kと、その誤差共分散行列であるPk|kとを得る。 The tracking processing unit 2 performs the smoothing process using the following equations (11) and (12) when the equation (9) is established and it is determined that the target track and the observed value can be associated with each other. X k | k which is an estimated value of the latest motion parameters of the target and P k | k which is an error covariance matrix thereof are obtained.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(11),(12)において、Kはカルマンゲインであり、次の式(13)のように計算できる。 However, in these formulas (11) and (12), K k is a Kalman gain and can be calculated as the following formula (13).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

次に、ステップS2の「レーダ制御要否判定」では、レーダ制御要否判定部3がある特定のレーダの使用頻度を一時的に上げるべきかどうかを判定する。ここで、目標航跡のx軸方向とy軸方向との推定誤差の標準偏差をそれぞれpx0,py0とする。レーダ制御要否判定部3は、目標航跡の誤差共分散行列Pk|kをxy座標に変換し、変換後の誤差共分散行列のx−xに対応する対角項成分とy−yに対応する対角項成分との平方根をそれぞれ算出することにより、px0,py0を近似する。 Next, in “determination of necessity of radar control” in step S2, it is determined whether the radar control necessity determination unit 3 should temporarily increase the frequency of use of a specific radar. Here, the standard deviations of the estimation errors between the x-axis direction and the y-axis direction of the target track are assumed to be p x0 and p y0 , respectively. The radar control necessity determination unit 3 converts the error covariance matrix P k | k of the target wake into xy coordinates, and converts it into a diagonal term component corresponding to xx of the converted error covariance matrix and yy. P x0 and p y0 are approximated by calculating the square root with the corresponding diagonal term component, respectively.

また、要求精度により指定された推定誤差のx軸方向成分とy軸方向成分との標準偏差をpx_d,py_dとする。レーダ制御要否判定部3は、これらの誤差の標準偏差を用いて、レーダ制御要否判定を行う。そして、ステップS3では、レーダ制御要否判定部3は、現在推定している目標航跡の誤差標準偏差(推定精度における誤差標準偏差)と、要求精度における誤差標準偏差との差が閾値Δthを超える場合、即ち、次の式(14),(15)のいずれかの条件が成り立つ場合には、第1及び第2レーダ1a,1bの少なくともいずれか一方の使用頻度を一時的に上げるべき(レーダ制御が必要である)と判定し、レーダ使用回数決定部4にステップS4の処理を実行させる。 Further, the standard deviation of the x-axis direction component and a y-axis direction component of the specified estimation error by required accuracy p X_d, and p Y_d. The radar control necessity determination unit 3 performs the radar control necessity determination using the standard deviation of these errors. In step S3, the radar control necessity determination unit 3 determines that the difference between the currently estimated error standard deviation of the target track (error standard deviation in the estimated accuracy) and the error standard deviation in the requested accuracy is the threshold Δth . If it exceeds, that is, if any of the following equations (14) and (15) is satisfied, the usage frequency of at least one of the first and second radars 1a and 1b should be temporarily increased ( Radar control is necessary), and the radar usage count determination unit 4 is caused to execute the process of step S4.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

他方、ステップS3において、先の式(14),(15)のいずれかの条件が成り立たない場合には、レーダ制御要否判定部3は、レーダ制御が不要であると判定し、一連の動作を終了する。従って、レーダ制御要否判定部3は、目標航跡の推定精度と要求精度とを用いて、センサ制御を実施するか否か判定する。   On the other hand, if any of the conditions of the previous equations (14) and (15) is not satisfied in step S3, the radar control necessity determination unit 3 determines that the radar control is unnecessary, and a series of operations. Exit. Therefore, the radar control necessity determination unit 3 determines whether to perform sensor control using the target track estimation accuracy and the required accuracy.

次に、ステップS4の「レーダ使用回数決定」では、レーダ使用回数決定部4が各レーダ1a,1bの使用回数(各レーダ1a,1bに課せる観測回数)を決定する。第1レーダ1aの1回の観測により得られる観測値のx軸方向とy軸方向とそれぞれの観測誤差の標準偏差をσx1,σy1とする。 Next, in “determination of the number of radar use” in step S4, the radar use number determination unit 4 determines the number of use of each radar 1a, 1b (the number of observations imposed on each radar 1a, 1b). The standard deviations of observation errors in the x-axis direction and the y-axis direction of observation values obtained by one observation of the first radar 1a are assumed to be σ x1 and σ y1 .

これらの標準偏差σx1,σy1は、第1レーダ1aの距離観測誤差と角度観測誤差とにより得られる、距離方向の軸と角度方向の軸とからなる座標の観測誤差共分散行列を、xy座標に変換して得られる共分散行列の対角項の平方根により得られる。これと同様に、第2レーダ1bの1回の観測によって得られる観測値のx軸方向とy軸方向とのそれぞれの観測誤差の標準偏差をσx2,σy2とする。なお、これらの標準偏差σx1,σy1,σx2,σy2は、各レーダ1a,1bの観測精度に対応している。 These standard deviations σ x1 , σ y1 are the observation error covariance matrix of the coordinates composed of the distance direction axis and the angle direction axis, which are obtained from the distance observation error and the angle observation error of the first radar 1a. It is obtained by the square root of the diagonal term of the covariance matrix obtained by converting to coordinates. Similarly, σ x2 and σ y2 are standard deviations of observation errors in the x-axis direction and the y-axis direction of observation values obtained by one observation of the second radar 1b. These standard deviations σ x1 , σ y1 , σ x2 , and σ y2 correspond to the observation accuracy of each radar 1a and 1b.

第1レーダ1aの連続n回、第2レーダ1bの連続m回の観測によって精度が改善された後の目標航跡の推定誤差の標準偏差、即ち要求精度に対応する標準偏差をPx_nm,Py_nmとする。これらは、第1及び第2レーダ1a,1bによる連続n回・連続m回の観測間隔が0に近い場合には、次の式(16),(17)のように近似できる。 The standard deviation of the estimation error of the target track after the accuracy has been improved by the observation of the first radar 1a n times and the second radar 1b of the continuous m times, that is, the standard deviation corresponding to the required accuracy is P x_nm , P y_nm. And These can be approximated as the following formulas (16) and (17) when the observation interval of continuous n times and continuous m times by the first and second radars 1a and 1b is close to zero.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

また、精度が改善された後の目標航跡の推定誤差は、要求精度に基づく推定誤差よりも小さくする必要があるので、次の式(18),(19)のような制約条件を設定できる。   In addition, since the estimation error of the target track after the accuracy has been improved needs to be smaller than the estimation error based on the required accuracy, it is possible to set a constraint condition such as the following equations (18) and (19).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

さらに、nとmとは、正でなければならないので、次の式(20)のような制約条件を設定できる。   Furthermore, since n and m must be positive, a constraint condition such as the following equation (20) can be set.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

ここで、第1レーダ1aと第2レーダ1bとのそれぞれの使用回数n,mを、その和を最小化することを目的として決定するものとする。即ち、次の式(21)に示す目的関数を最小にするように決定する。   Here, it is assumed that the usage times n and m of the first radar 1a and the second radar 1b are determined for the purpose of minimizing the sum. That is, the objective function shown in the following equation (21) is determined to be minimized.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

ここで、先の式(18)〜(20)の制約条件と、式(21)の目的関数からなる制約付き最適化問題の制約条件及び目的関数とを(n,m)の二次元の座標空間に表すと、図3のようになる。図3の網掛けの部分が制約条件を満たす領域であり、図3中の括弧付きの数値が示す線は、それぞれ式(18)〜(20)の制約条件の境界である。目的関数を最小化するには、この領域の左下の円中の交点を選択すればよい。この点の座標(n,m)は、式(18),(19)の境界からなるn,mに関する連立方程式により計算することができ、その解は、次の式(22)のようになる。 Here, the constraint conditions of the previous equations (18) to (20) and the constraint condition and objective function of the constrained optimization problem consisting of the objective function of equation (21) are expressed in two-dimensional coordinates of (n, m). When expressed in space, it is as shown in FIG. The shaded portion in FIG. 3 is a region that satisfies the constraint conditions, and the lines indicated by the numerical values in parentheses in FIG. 3 are the boundaries of the constraint conditions of equations (18) to (20), respectively. To minimize the objective function, the intersection point in the lower left circle of this region may be selected. The coordinates (n f , m f ) of this point can be calculated by simultaneous equations relating to n and m consisting of the boundaries of equations (18) and (19), and the solution is as shown in the following equation (22): become.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

この式(22)の最適化問題の解は、一般的に整数になるとは限らない。このため、n,mを超える最小の整数を実際に適用するレーダの使用回数とすればよい。また、第1及び第2レーダ1a,1bのそれぞれの1観測回当りのヒット数を調整して、小数点以下を含むn,mの値に相当する使用回数を実現してもよい。 The solution to the optimization problem of Equation (22) is not always an integer. For this reason, a minimum integer exceeding n f and m f may be used as the number of times the radar is actually applied. Further, the number of hits per observation time of each of the first and second radars 1a and 1b may be adjusted to realize the number of times of use corresponding to the values of n f and m f including the decimal part.

なお、この例では、第1及び第2レーダ1a,1bの2台のレーダを想定した構成について説明したが、3台以上のレーダに容易に拡張できる。この場合は、連立方程式の数がレーダの台数に応じて増えるが、それぞれのレーダの最適使用回数の導出は、行列演算により可能である。   In this example, the configuration assuming two radars, the first and second radars 1a and 1b, has been described. However, the configuration can be easily expanded to three or more radars. In this case, the number of simultaneous equations increases in accordance with the number of radars, but the optimum number of times of use of each radar can be derived by matrix calculation.

また、3台以上のレーダを用いる際に、ある特定のレーダの使用回数削減を重視したい場合がある。この場合には、目的関数に係数を掛けて設定することにより、容易に調整が可能である。例えば、N台のレーダの利用を想定し、レーダiの使用回数をnとしたとき、次の式(23)のような目的関数を用いることができる。 Further, when using three or more radars, there is a case where it is desired to emphasize reduction of the number of times of use of a specific radar. In this case, adjustment can be easily made by multiplying the objective function by a coefficient. For example, assuming that N radars are used and the number of use of radar i is n i , an objective function such as the following equation (23) can be used.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(23)において、αは、レーダiの使用回数に関する重み付け係数である。レーダjの使用回数を特に削減したい場合には、αを他のレーダの使用回数に関する重み付け係数よりも大きな値に設定すればよい。 However, in this equation (23), α i is a weighting coefficient relating to the number of times the radar i is used. When it is desired to particularly reduce the number of times the radar j is used, α j may be set to a value larger than the weighting coefficient for the number of times other radars are used.

なお、n,mを導出する際には、このレーダ1aのn回の使用とレーダ1bのm回の使用が現時刻から十分短い時間に完了できることを前提としている。時間が経過した後では目標の位置が変化するため、各レーダの観測誤差の標準偏差σx1,σy1,σx2,σy2もそれに伴って変化する。よって、n,mのいずれかが大きな数になると近似による誤差が大きくなり、レーダ使用の効果の見積もりと、実際のレーダ使用の効果の差が大きくなる。このような場合には、従来技術による試行錯誤による誤差見積もりを行うとしてもよい。即ち、この実施の形態1で説明した手順で導出したn,mについて、
max(n,m)>nu_lim
が成立する場合には、従来技術による試行錯誤を行うとする。ここで、nu_limは、事前に設定するパラメータである。
When deriving n f and m f , it is assumed that the n f times of use of the radar 1a and the m f times of the radar 1b can be completed in a sufficiently short time from the current time. Since the target position changes after a lapse of time, the standard deviations σ x1 , σ y1 , σ x2 , and σ y2 of the observation errors of the radars change accordingly. Therefore, when either n f or m f is a large number, the error due to approximation increases, and the difference between the estimation of the effect of using the radar and the effect of using the actual radar increases. In such a case, error estimation by trial and error according to the prior art may be performed. That is, for n f and m f derived by the procedure described in the first embodiment,
max (n f , m f )> nu_lim
If the above holds, it is assumed that trial and error according to the prior art is performed. Here, nu_lim is a parameter set in advance.

次に、ステップS5の「レーダ指示」では、レーダ指示部5は、第1レーダ1aに対してn回の目標観測を行うように、また、第2レーダ1bに対してm回の目標観測を行うように、通信ネットワークを通じて指示(命令)を送る。 Next, the "radar instruction" in step S5, the radar instructing unit 5 to perform the target observations n f times for first radar 1a, also, m f times the target relative to the second radar 1b Send instructions (commands) through the communication network to make observations.

次に、ステップS6の「再追尾処理」では、追尾処理部2は、ステップS5でのレーダ指示を通じて各レーダ1a,1bによって得られた観測値を用いて、目標航跡の追尾処理を行う。1観測値あたりの処理は、ステップS1の「通常追尾処理」の式(7)〜(13)と同様であり、追尾処理部2は、この処理をn+m回分繰り返す。 Next, in the “re-tracking process” in step S6, the tracking processing unit 2 performs the target track tracking process using the observation values obtained by the radars 1a and 1b through the radar instruction in step S5. The processing per observation value is the same as the equations (7) to (13) of “normal tracking processing” in step S1, and the tracking processing unit 2 repeats this processing n f + m f times.

上記のような実施の形態1の目標追尾装置によれば、レーダ使用回数決定部4が、目標航跡の誤差共分散行列と、レーダ毎の観測精度及び要求精度とを用いて、第1及び第2レーダ1a,1bのそれぞれについてのレーダ使用回数を制約付き最適化問題から導出する。これにより、試行錯誤により誤差楕円を計算しながらレーダ使用回数を決定する従来装置に比べて、演算量を削減可能となることから、必要最小限のレーダ使用回数を効率的に決定することができる。   According to the target tracking apparatus of the first embodiment as described above, the radar usage number determination unit 4 uses the error covariance matrix of the target track, the observation accuracy and the required accuracy for each radar, and The number of times the radar is used for each of the two radars 1a and 1b is derived from a constrained optimization problem. This makes it possible to reduce the amount of calculation compared to the conventional device that determines the number of radar use while calculating the error ellipse by trial and error, so that the minimum necessary number of radar use can be determined efficiently. .

実施の形態2.
実施の形態1では、制約付き最適化問題における制約条件を目標航跡の推定精度及び要求精度について設定した例について説明した。これに対して、実施の形態2では、制約付き最適化問題における制約条件をレーダ使用回数(センサ使用回数)について設定する例について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the example in which the constraint conditions in the constrained optimization problem are set for the target track estimation accuracy and the required accuracy has been described. On the other hand, in the second embodiment, an example will be described in which the constraint condition in the constrained optimization problem is set for the number of times of radar use (number of times of sensor use).

図4は、この発明の実施の形態2による目標追尾装置を示すブロック図である。実施の形態2の目標追尾装置20の基本的な処理内容は、実施の形態1の目標追尾装置10と同様である。また、目標追尾装置20は、実施の形態1の目標追尾装置10の機能ブロック2〜5と同様の機能ブロック22〜25を有している。他の構成は、実施の形態1と同様である。   FIG. 4 is a block diagram showing a target tracking apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The basic processing content of the target tracking device 20 of the second embodiment is the same as that of the target tracking device 10 of the first embodiment. The target tracking device 20 includes functional blocks 22 to 25 similar to the functional blocks 2 to 5 of the target tracking device 10 according to the first embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、目標追尾装置20の各機能ブロック22〜25による目標追尾とそれに伴うレーダ制御に関する決定とのそれぞれの方法について説明する。図5は、図4の目標追尾装置20の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、観測値の定期的な1観測時刻分の処理の流れを示しており、各機能ブロック22〜25は、観測の度にこの図5の全体の処理を1回行う。以下では、このフローチャートに沿って追尾及びレーダ制御決定の処理内容を説明する。   Next, each method of the target tracking by each functional block 22-25 of the target tracking apparatus 20 and the determination regarding the radar control accompanying it will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the target tracking device 20 of FIG. This flowchart shows the flow of processing for one observation time period of observation values. Each functional block 22 to 25 performs the entire processing of FIG. 5 once for each observation. Hereinafter, the processing contents of tracking and radar control determination will be described with reference to this flowchart.

図5において、最初に、ステップS21の「通常追尾処理」では、第1及び第2レーダ1a,1bの少なくともいずれか一方の定期的な観測により得られる観測値が追尾処理部22に入力され、その観測値を用いて追尾処理部22が目標追尾処理を行う。この目標追尾処理では、観測値に含まれる観測誤差を低減して目標の運動諸元を計算する。その手順について以下に説明する。   In FIG. 5, first, in the “normal tracking process” in step S21, an observation value obtained by periodic observation of at least one of the first and second radars 1a and 1b is input to the tracking processing unit 22, The tracking processing unit 22 performs target tracking processing using the observed value. In the target tracking process, the motion error of the target is calculated by reducing the observation error included in the observed value. The procedure will be described below.

観測値による処理前の目標航跡の平滑値をxk−1|k−1とし、その誤差共分散行列をPk−1|k−1としたとき、追尾処理部22は、次の式(24),(25)を用いた演算を行うことにより、予測処理を行う。 When the smooth value of the target track before processing based on the observed value is x k−1 | k−1 and the error covariance matrix is P k−1 | k−1 , the tracking processing unit 22 uses the following formula ( Prediction processing is performed by performing calculations using 24) and (25).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(24),(25)において、Φは推移行列であり、Qは駆動雑音共分散行列である。 In Equations (24) and (25), Φ k is a transition matrix, and Q k is a drive noise covariance matrix.

次に、追尾処理部22は、観測値がこの目標航跡に対応付けが可能か否かを判定する。具体的に、追尾処理部22は、レーダ群1によって得られる観測値をzk,jとしたとき、次の式(26)が成立する場合には、対応付け可能と判定する。 Next, the tracking processing unit 22 determines whether or not the observation value can be associated with the target track. Specifically, when the observation value obtained by the radar group 1 is z k, j , the tracking processing unit 22 determines that the association is possible when the following expression (26) is satisfied.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(26)において、dはカイ平方検定で利用するゲートサイズパラメータである。また、Hは観測行列である。Sは残差共分散行列であり、次の式(27)に従って計算できる。 However, in this formula (26), d is a gate size parameter used in chi-square test. H k is an observation matrix. S k is a residual covariance matrix and can be calculated according to the following equation (27).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(27)において、Rは観測誤差共分散行列であり、第1又は第2レーダ1a,1bの距離の観測誤差標準偏差と角度の観測誤差標準偏差とにより算出できる。 However, in this equation (27), R k is an observation error covariance matrix, and can be calculated from the observation error standard deviation of the distance of the first or second radar 1a, 1b and the observation error standard deviation of the angle.

追尾処理部22は、式(26)が成り立って、目標航跡と観測値との対応付けが可能と判定した場合には、次の式(28),(29)を用いた平滑処理を行い、最新の目標の運動諸元の推定値であるxk|kと、その誤差共分散であるPk|kとを得る。 The tracking processing unit 22 performs smoothing processing using the following equations (28) and (29) when it is determined that the equation (26) is established and the target track and the observed value can be associated with each other, X k | k that is an estimated value of the latest motion specification of the target and P k | k that is an error covariance thereof are obtained.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(28),(29)において、Kはカルマンゲインであり、次の式(30)のように計算できる。 However, in these formulas (28) and (29), K k is a Kalman gain and can be calculated as the following formula (30).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

次に、ステップS22の「レーダ制御要否判定」では、レーダ制御要否判定部23がある特定のレーダの使用頻度を一時的に上げるべきかどうかを判定する。ここで、目標航跡のx軸方向とy軸方向との推定誤差の標準偏差をそれぞれpx0,py0とする。レーダ制御要否判定部23は、目標航跡の誤差共分散行列Pk|kをxy座標に変換し、変換後の誤差共分散行列のx−xに対応する対角項成分とy−yに対応する対角項成分との平方根をそれぞれ算出することにより、px0,py0を近似する。 Next, in “determination of necessity / unnecessity of radar control” in step S22, it is determined whether or not the radar control necessity determination unit 23 should temporarily increase the usage frequency of a specific radar. Here, the standard deviations of the estimation errors between the x-axis direction and the y-axis direction of the target track are assumed to be p x0 and p y0 , respectively. The radar control necessity determination unit 23 converts the error covariance matrix P k | k of the target track into xy coordinates, and converts it into a diagonal term component corresponding to xx of the converted error covariance matrix and yy. P x0 and p y0 are approximated by calculating the square root with the corresponding diagonal term component, respectively.

また、要求精度により指定された推定誤差のx軸方向成分とy軸方向成分との標準偏差をpx_d,py_dとする。レーダ制御要否判定部23は、これらの誤差の標準偏差を用いて、レーダ制御要否判定を行う。そして、ステップS23では、レーダ制御要否判定部23は、現在推定している目標航跡の誤差標準偏差(推定精度における誤差標準偏差)と要求精度における誤差標準偏差との差が閾値Δthを超える場合、即ち、次の式(31),(32)のいずれかの条件が成り立つ場合には、第1及び第2レーダ1a,1bの少なくともいずれか一方の使用頻度を一時的に上げるべき(レーダ制御が必要である)と判定し、レーダ使用回数決定部24にステップS24の処理を実行させる。 Further, the standard deviation of the x-axis direction component and a y-axis direction component of the specified estimation error by required accuracy p X_d, and p Y_d. The radar control necessity determination unit 23 determines the necessity of radar control using the standard deviation of these errors. In step S23, the radar control necessity determination unit 23, the difference between the error standard deviation in the required accuracy (error standard deviation in estimation accuracy) error standard deviation between the target track currently estimated exceeds a threshold delta th In this case, that is, when any of the following equations (31) and (32) is satisfied, the frequency of use of at least one of the first and second radars 1a and 1b should be temporarily increased (radar) Control is required), and the radar usage count determination unit 24 is caused to execute the process of step S24.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

他方、ステップS23において、先の式(31),(32)のいずれかの条件が成り立たない場合には、レーダ制御要否判定部23は、レーダ制御が不要であると判定し、一連の動作を終了する。従って、レーダ制御要否判定部23は、目標航跡の推定精度と要求精度とを用いて、センサ制御を実施するか否か判定する。   On the other hand, if any of the conditions of the previous equations (31) and (32) is not satisfied in step S23, the radar control necessity determination unit 23 determines that the radar control is not necessary, and a series of operations. Exit. Accordingly, the radar control necessity determination unit 23 determines whether to perform sensor control using the target track estimation accuracy and the required accuracy.

次に、ステップS24の「レーダ使用回数決定」では、レーダ使用回数決定部24が各レーダ1a,1bの使用回数(各レーダ1a,1bに課せる観測回数)を決定する。第1レーダ1aの1回の観測により得られる観測値のx軸方向とy軸方向とそれぞれの観測誤差の標準偏差をσx1,σy1とする。 Next, in “determining the number of times of radar use” in step S24, the radar usage number determination unit 24 determines the number of times each radar 1a, 1b is used (the number of observations that can be imposed on each radar 1a, 1b). The standard deviations of observation errors in the x-axis direction and the y-axis direction of observation values obtained by one observation of the first radar 1a are assumed to be σ x1 and σ y1 .

これらの標準偏差σx1,σy1は、第1レーダ1aの距離観測誤差と角度観測誤差とにより得られる、距離方向の軸と角度方向との軸からなる座標の観測誤差共分散行列を、xy座標に変換して得られる共分散行列の対角項の平方根により得られる。これと同様に、第2レーダ1bの1回の観測によって得られる観測値のx軸方向とy軸方向とのそれぞれの観測誤差の標準偏差をσx2,σy2とする。なお、これらの標準偏差σx1,σy1,σx2,σy2は、各レーダ1a,1bの観測精度に対応している。 These standard deviations σ x1 and σ y1 are the xy observation error covariance matrix, which is obtained from the distance observation error and the angle observation error of the first radar 1a, and is composed of the axis of the distance direction and the axis of the angle direction. It is obtained by the square root of the diagonal term of the covariance matrix obtained by converting to coordinates. Similarly, σ x2 and σ y2 are standard deviations of observation errors in the x-axis direction and the y-axis direction of observation values obtained by one observation of the second radar 1b. These standard deviations σ x1 , σ y1 , σ x2 , and σ y2 correspond to the observation accuracy of each radar 1a and 1b.

第1レーダ1aの連続n回、第2レーダ1bの連続m回の観測によって精度が改善された後の目標航跡の推定誤差の標準偏差をPx_nm,Py_nmとする。これらは、第1及び第2レーダ1a,1bによる連続n回・連続m回の観測間隔が0に近い場合には、次の式(33),(34)のように近似できる。 Let P x_nm and P y_nm be the standard deviations of the estimation error of the target track after the accuracy has been improved by observing the first radar 1a n times continuously and the second radar 1b continuously m times. These can be approximated as the following formulas (33) and (34) when the observation interval of continuous n times and continuous m times by the first and second radars 1a and 1b is close to zero.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

ここで、第1レーダ1a及び第2レーダ1bの使用回数n,mについて、その和に上限(Nmax)があるとする。この場合には、次の式(35)のような制約条件を設定できる。 Here, it is assumed that there is an upper limit (N max ) in the sum of the number of uses n and m of the first radar 1a and the second radar 1b. In this case, a constraint condition such as the following equation (35) can be set.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

また、nとmとは、正でなければならないので、次の式(36)のような制約条件を設定できる。   Since n and m must be positive, a constraint condition such as the following equation (36) can be set.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

ここで、第1レーダ1a及び第2レーダ1bの使用回数n,mを、使用後の誤差楕円の面積を最小化することを目的として決定するものとする。これは、次の式(37)のような目的関数を最小にすることと等価である。   Here, the number of uses n and m of the first radar 1a and the second radar 1b is determined for the purpose of minimizing the area of the error ellipse after use. This is equivalent to minimizing an objective function such as the following equation (37).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

ここで、先の式(35),(36)の制約条件と、式(37)の目的関数とからなる制約付き最適化問題の制約条件及び目的関数を(n,m)の二次元の座標空間に表すと、図6のようになる。図6の網掛けの部分が制約条件を満たす領域であり、図6中の括弧付きの数値が示す線は、それぞれ式(35),(36)の制約条件の境界である。目的関数を最小化するには、この領域の左下の円中の交点を選択すればよい。この点の座標(n,m)は、式(35),(36)の境界からなるn,mに関する連立方程式により計算することができる。 Here, the constraint condition and the objective function of the constrained optimization problem consisting of the constraint condition of the previous expressions (35) and (36) and the objective function of the expression (37) are expressed in two-dimensional coordinates of (n, m). When expressed in space, FIG. 6 is obtained. The shaded portion in FIG. 6 is a region that satisfies the constraint conditions, and the lines indicated by the parenthesized numerical values in FIG. 6 are the boundaries of the constraint conditions in the equations (35) and (36), respectively. To minimize the objective function, the intersection point in the lower left circle of this region may be selected. The coordinates (n f , m f ) of this point can be calculated by simultaneous equations relating to n and m consisting of the boundaries of equations (35) and (36).

この最適化問題の解は、一般的に整数になるとは限らない。このため、n,mを超える最小の整数を実際に適用するレーダの使用回数とすればよい。また、第1及び第2レーダ1a,1bのそれぞれの1観測回当りのヒット数を調整して、小数点以下を含むn,mの値に相当する使用回数を実現してもよい。 The solution to this optimization problem is not always an integer. For this reason, a minimum integer exceeding n f and m f may be used as the number of times the radar is actually applied. Further, the number of hits per observation time of each of the first and second radars 1a and 1b may be adjusted to realize the number of times of use corresponding to the values of n f and m f including the decimal part.

なお、n,mを導出する際には、このレーダ1aのn回の使用とレーダ1bのm回の使用が現時刻から十分短い時間に完了できることを前提としている。時間が経過した後では目標の位置が変化するため、各レーダの観測誤差の標準偏差σx1,σy1,σx2,σy2もそれに伴って変化する。よって、n,mのいずれかが大きな数になると近似による誤差が大きくなり、レーダ使用の効果の見積もりと、実際のレーダ使用の効果の差が大きくなる。このような場合には、従来技術による試行錯誤による誤差見積もりを行うとしてもよい。即ち、この実施の形態2で説明した手順で導出したn,mについて、
max(n,m)>nu_lim
が成立する場合には、従来技術による試行錯誤を行うとする。ここで、nu_limは、事前に設定するパラメータである。
When deriving n f and m f , it is assumed that the n f times of use of the radar 1a and the m f times of the radar 1b can be completed in a sufficiently short time from the current time. Since the target position changes after a lapse of time, the standard deviations σ x1 , σ y1 , σ x2 , and σ y2 of the observation errors of the radars change accordingly. Therefore, when either n f or m f is a large number, the error due to approximation increases, and the difference between the estimation of the effect of using the radar and the effect of using the actual radar increases. In such a case, error estimation by trial and error according to the prior art may be performed. That is, for n f and m f derived by the procedure described in the second embodiment,
max (n f , m f )> nu_lim
If the above holds, it is assumed that trial and error according to the prior art is performed. Here, nu_lim is a parameter set in advance.

次に、ステップS25の「レーダ指示」では、レーダ指示部25は、第1レーダ1aに対してn回の目標観測を行うように、また、第2レーダ1bに対してm回の目標観測を行うように、通信ネットワークを通じて指示(命令)を送る。 Next, in the “radar instruction” in step S25, the radar instruction unit 25 performs n f target observations with respect to the first radar 1a and m f targets with respect to the second radar 1b. Send instructions (commands) through the communication network to make observations.

次に、ステップS26の「再追尾処理」では、追尾処理部22は、ステップS25でのレーダ指示を通じて各レーダ1a,1bによって得られた観測値を用いて、目標航跡の追尾処理を行う。1観測値あたりの処理は、ステップS21の「通常追尾処理」の式(24)〜(30)と同様であり、追尾処理部22は、この処理をn+m回分繰り返す。 Next, in the “re-tracking process” in step S26, the tracking processing unit 22 performs the target track tracking process using the observation values obtained by the radars 1a and 1b through the radar instruction in step S25. The processing per observation value is the same as the formulas (24) to (30) of the “normal tracking processing” in step S21, and the tracking processing unit 22 repeats this processing n f + m f times.

上記のような実施の形態2の目標追尾装置によれば、レーダ使用回数決定部24が、制約付き最適化問題における制約条件をレーダ使用回数について設定し、第1及び第2レーダ1a,1bのそれぞれについてのレーダ使用回数を、制約付き最適化問題から導出する(制約付き最適化問題に帰着させて最適解を得る)。これにより、レーダ使用回数を制約する場合でも、目標航跡の推定誤差の縮小の効果を高めるためのレーダ使用回数を、少ない演算量で決定することができる。   According to the target tracking device of the second embodiment as described above, the radar usage count determination unit 24 sets the constraint condition in the constrained optimization problem for the radar usage count, and the first and second radars 1a and 1b. The number of times each radar is used is derived from the constrained optimization problem (resulting in a constrained optimization problem to obtain an optimal solution). As a result, even when the number of radar uses is limited, the number of radar uses for increasing the effect of reducing the estimation error of the target track can be determined with a small amount of calculation.

なお、実施の形態1,2では、センサ及びセンサ群として、それぞれレーダ1a,1b及びレーダ群1を用いた例について説明した。しかしながら、センサ及びセンサ群は、それぞれレーダ及びレーダ群に限定するものではなく、目標を観測可能なセンサであればよい。この場合、実施の形態1,2における各機能ブロック2〜5,22〜25は、レーダ以外のセンサを対象として処理を行えばよい。   In the first and second embodiments, examples in which the radars 1a and 1b and the radar group 1 are used as sensors and sensor groups have been described. However, the sensor and the sensor group are not limited to the radar and the radar group, respectively, and may be any sensors that can observe the target. In this case, each of the functional blocks 2 to 5 and 22 to 25 in the first and second embodiments may be processed for a sensor other than the radar.

実施の形態3.
実施の形態1,2では、第1及び第2レーダ1a,1bのそれぞれの使用回数(観測回数)を制約付き最適化問題から導出した例について説明した。これに対して、実施の形態3では、第1及び第2レーダ1a,1bの1回ずつの観測で要求精度の達成を目指すことを前提とし、それぞれのヒット数を制約付き最適化問題から導出する例について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the example in which the number of times of use (the number of observations) of each of the first and second radars 1a and 1b is derived from the constrained optimization problem has been described. On the other hand, in the third embodiment, the number of hits is derived from the constrained optimization problem on the premise that the required accuracy is achieved by one observation of the first and second radars 1a and 1b. An example will be described.

図7は、この発明の実施の形態3による目標追尾装置を示すブロック図である。実施の形態3の目標追尾装置30の基本的な処理内容は、実施の形態1の目標追尾装置10と同様である。また、目標追尾装置30は、実施の形態1の目標追尾装置10の機能ブロック2,3,5と同様の機能ブロック32,33,35を有している。さらに、目標追尾装置30は、実施の形態1のレーダ使用回数決定部4に代えて、レーダヒット数決定部34を有している。他の構成は、実施の形態1と同様である。   FIG. 7 is a block diagram showing a target tracking apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The basic processing content of the target tracking device 30 of the third embodiment is the same as that of the target tracking device 10 of the first embodiment. The target tracking device 30 includes functional blocks 32, 33, and 35 that are the same as the functional blocks 2, 3, and 5 of the target tracking device 10 of the first embodiment. Further, the target tracking device 30 has a radar hit number determination unit 34 instead of the radar usage number determination unit 4 of the first embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、目標追尾装置30の各機能ブロック32〜35による目標追尾とそれに伴うレーダ制御に関する決定とのそれぞれの方法について説明する。図8は、図7の目標追尾装置30の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、観測値の定期的な1観測時刻分の処理の流れを示しており、各機能ブロック32〜35は、観測の度にこの図8の全体の処理を1回行う。以下では、このフローチャートに沿って追尾及びレーダ制御決定の処理内容を説明する。   Next, each method of the target tracking by the functional blocks 32 to 35 of the target tracking device 30 and the determination regarding the radar control associated therewith will be described. FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of the target tracking device 30 of FIG. This flowchart shows the flow of processing for one observation time periodically of the observed values, and each functional block 32 to 35 performs the entire processing of FIG. 8 once for each observation. Hereinafter, the processing contents of tracking and radar control determination will be described with reference to this flowchart.

図8において、最初に、ステップS31の「通常追尾処理」では、第1及び第2レーダ1a,1bの少なくともいずれか一方の定期的な観測により得られる観測値が追尾処理部32に入力され、その観測値を用いて追尾処理部32が目標追尾処理を行う。この目標追尾処理では、観測値から雑音を除去して目標の運動諸元を計算する。その手順について以下に説明する。   In FIG. 8, first, in the “normal tracking process” in step S31, an observation value obtained by periodic observation of at least one of the first and second radars 1a and 1b is input to the tracking processing unit 32, The tracking processing unit 32 performs target tracking processing using the observed value. In this target tracking process, noise is removed from the observed values and the target motion specifications are calculated. The procedure will be described below.

観測値による処理前の目標航跡の平滑値をxk−1|k−1とし、その誤差共分散行列をPk−1|k−1としたときに、追尾処理部32は、次の式(38),(39)を用いた演算を行うことにより、予測処理を行う。 When the smooth value of the target track before processing based on the observed value is x k−1 | k−1 and the error covariance matrix is P k−1 | k−1 , the tracking processing unit 32 uses the following equation: Prediction processing is performed by performing calculations using (38) and (39).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(38),(39)において、Φは推移行列であり、Qは駆動雑音共分散行列である。 In Equations (38) and (39), Φ k is a transition matrix, and Q k is a drive noise covariance matrix.

次に、追尾処理部32は、観測値がこの目標航跡に対応付けが可能か否かを判定する。具体的に、追尾処理部32は、レーダ群31によって得られる観測値をzk,jとしたとき、次の式(40)が成立する場合には、対応付け可能と判定する。 Next, the tracking processing unit 32 determines whether or not the observation value can be associated with the target track. Specifically, when the observation value obtained by the radar group 31 is z k, j , the tracking processing unit 32 determines that the association is possible if the following expression (40) is satisfied.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(40)において、dはカイ平方検定で利用するゲートサイズパラメータである。また、Hは観測行列である。さらに、Sは残差共分散行列であり、次の式(41)に従って計算できる。 However, in this formula (40), d is a gate size parameter used in chi-square test. H k is an observation matrix. Further, S k is a residual covariance matrix and can be calculated according to the following equation (41).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(41)において、Rは観測誤差共分散行列であり、第1レーダ1a又は第2レーダ1bの距離の観測誤差標準偏差と角度の観測誤差標準偏差とにより算出できる。 However, in this equation (41), R k is an observation error covariance matrix, and can be calculated from the observation error standard deviation of the distance of the first radar 1a or the second radar 1b and the observation error standard deviation of the angle.

追尾処理部32は、式(40)が成り立って、目標航跡と観測値との対応付けが可能と判定した場合には、次の式(42),(43)を用いた平滑処理を行い、最新の目標の運動諸元の推定値であるxk|kと、その誤差共分散であるPk|kとを得る。 The tracking processing unit 32 performs the smoothing process using the following formulas (42) and (43) when the formula (40) is established and it is determined that the target track and the observed value can be associated with each other. X k | k that is an estimated value of the latest motion specification of the target and P k | k that is an error covariance thereof are obtained.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

但し、この式(42),(43)において、Kはカルマンゲインであり、次の式(44)のように計算できる。 However, in these formulas (42) and (43), K k is a Kalman gain and can be calculated as the following formula (44).

Figure 0005419797
Figure 0005419797

次に、ステップS32の「レーダ制御要否判定」では、レーダ制御要否判定部33がある特定のレーダのヒット数を一時的に上げるべきかどうかを判定する。ここで、目標航跡のx軸方向とy軸方向との推定誤差の標準偏差をそれぞれpx0,py0とする。レーダ制御要否判定部33は、目標航跡の誤差共分散行列Pk|kをxy座標に変換し、変換後の誤差共分散行列のx−xに対応する対角項成分とy−yに対応する対角項成分との平方根をそれぞれ算出することにより、px0,py0を近似する。 Next, in the “radar control necessity determination” in step S32, it is determined whether or not the radar control necessity determination unit 33 should temporarily increase the number of hits of a specific radar. Here, the standard deviations of the estimation errors between the x-axis direction and the y-axis direction of the target track are assumed to be p x0 and p y0 , respectively. The radar control necessity determination unit 33 converts the error covariance matrix P k | k of the target track into xy coordinates, and converts the converted error covariance matrix to diag and the diagonal term component corresponding to xx. P x0 and p y0 are approximated by calculating the square root with the corresponding diagonal term component, respectively.

また、要求精度により指定された推定誤差のx軸方向成分とy軸方向成分との標準偏差をpx_d,py_dとする。レーダ制御要否判定部33は、これらの誤差の標準偏差を用いて、レーダ制御要否判定を行う。そして、ステップS33では、レーダ制御要否判定部33は、現在推定している目標航跡の誤差標準偏差(推定精度における誤差標準偏差)と要求精度における誤差標準偏差との差が閾値Δthを超える場合、即ち、次の式(45),(46)のいずれかの条件が成り立つ場合には、第1及び第2レーダ1a,1bの少なくともいずれか一方のヒット数を一時的に上げるべき(レーダ制御が必要である)と判定し、レーダヒット数決定部34にステップS34の処理を実行させる。 Further, the standard deviation of the x-axis direction component and a y-axis direction component of the specified estimation error by required accuracy p X_d, and p Y_d. The radar control necessity determination unit 33 performs the radar control necessity determination using the standard deviation of these errors. In step S33, the radar control necessity determining unit 33, the difference between the error standard deviation in the required accuracy (error standard deviation in estimation accuracy) error standard deviation between the target track currently estimated exceeds a threshold delta th In this case, that is, when any of the following equations (45) and (46) is satisfied, the number of hits of at least one of the first and second radars 1a and 1b should be temporarily increased (radar) Control is required), and the radar hit number determination unit 34 is caused to execute the process of step S34.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

他方、ステップS33において、先の式(45),(46)のいずれかの条件が成り立たない場合には、レーダ制御要否判定部33は、レーダ制御が不要であると判定し、一連の動作を終了する。従って、レーダ制御要否判定部33は、目標航跡の推定精度と要求精度とを用いて、センサ制御を実施するか否か判定する。   On the other hand, if any of the conditions of the previous equations (45) and (46) is not satisfied in step S33, the radar control necessity determination unit 33 determines that the radar control is not necessary and performs a series of operations. Exit. Therefore, the radar control necessity determination unit 33 determines whether to perform sensor control using the target track estimation accuracy and the required accuracy.

次に、ステップS34の「レーダヒット数決定」では、レーダヒット数決定部34が各レーダ1a,1bのヒット数(各レーダ1a,1bに課せるヒット数)を決定する。第1レーダ1aの1回の観測により得られる観測値のx軸方向とy軸方向とのそれぞれの観測誤差の標準偏差をσx1,σy1とする。これらは、第1レーダ1aの距離観測誤差と角度観測誤差とにより得られる、距離方向の軸と角度方向の軸とからなる座標の観測誤差共分散行列を、xy座標に変換して得られる共分散行列の対角項の平方根により得られる。従って、これらの標準偏差σx1,σy1は、第1レーダ1aのヒット数Hに依存する。 Next, in “determining the number of radar hits” in step S34, the radar hit number determination unit 34 determines the number of hits of each radar 1a, 1b (the number of hits that can be imposed on each radar 1a, 1b). The standard deviations of observation errors in the x-axis direction and the y-axis direction of observation values obtained by one observation of the first radar 1a are assumed to be σ x1 and σ y1 . These are covariances obtained by converting an observation error covariance matrix of coordinates composed of a distance direction axis and an angle direction axis obtained by the distance observation error and the angle observation error of the first radar 1a into xy coordinates. It is obtained by the square root of the diagonal term of the variance matrix. Therefore, these standard deviations σ x1 and σ y1 depend on the number of hits H 1 of the first radar 1a.

これと同様に、第2レーダ1bの1回の観測により得られる観測値のx軸方向とy軸方向とのそれぞれの観測誤差の標準偏差をσx2,σy2とすると、これらの標準偏差σx2,σy2は、第2レーダ1bのヒット数Hに依存する。 Similarly, assuming that the standard deviations of the observation errors in the x-axis direction and the y-axis direction of the observation values obtained by one observation of the second radar 1b are σ x2 and σ y2 , these standard deviations σ x2, sigma y2 depends on the number of hits of H 2 second radar 1b.

第1レーダ1aのヒット数Hによる1回の観測、第2レーダ1bのヒット数Hによる1回の観測によって精度が改善された後の目標航跡の推定誤差の標準偏差をPx_H,Py_Hとする。これらの標準偏差Px_H,Py_Hは、観測間隔が0に近い場合には、次の式(47),(48)のように近似できる。 Once Observation by hits H 1 of the first radar 1a, the standard deviation of the estimation error of the target track after the accuracy is improved by a single observation by the number of hits of H 2 second radar 1b P x_H, P Let y_H . These standard deviations P x — H and P y — H can be approximated as the following equations (47) and (48) when the observation interval is close to zero.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

ここで、精度が改善された後の目標航跡の推定誤差を、要求精度に基づく推定誤差よりも小さくする必要があるので、次の式(49),(50)のような制約条件を設定できる。   Here, since it is necessary to make the estimation error of the target track after the accuracy improved smaller than the estimation error based on the required accuracy, it is possible to set a constraint condition such as the following equations (49) and (50). .

Figure 0005419797
Figure 0005419797

また、HとHとは、正でなければならないので、次の式(51)のような制約条件を設定できる。 Further, since H 1 and H 2 must be positive, a constraint condition such as the following equation (51) can be set.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

ここで、第1レーダ1a及び第2レーダ1bのそれぞれのヒット数H,Hを、2つのレーダの電力消費量が最小化することを目的として決定するものとする。即ち、次の式(52)の目的関数を最小にするように決定する。なお、次の式(52)のP(H)は、レーダがヒット数Hを実現するために必要な電力消費量である。 Here, the hit numbers H 1 and H 2 of the first radar 1a and the second radar 1b are determined for the purpose of minimizing the power consumption of the two radars. That is, the objective function of the following formula (52) is determined to be minimized. In the following equation (52), P (H) is the power consumption necessary for the radar to realize the hit number H.

Figure 0005419797
Figure 0005419797

先の式(49)〜(51)の制約条件と、式(52)の目的関数とからなる制約付き最適化問題の制約条件及び目的関数を、制約条件(49),(51)の境界からなるH,Hに関する連立方程式により計算することができる。 The constraint condition and the objective function of the constrained optimization problem consisting of the constraint conditions of the previous expressions (49) to (51) and the objective function of the expression (52) are expressed from the boundary of the constraint conditions (49) and (51). It can be calculated by simultaneous equations relating to H 1 and H 2 .

次に、ステップS35の「レーダ指示」では、レーダ指示部35は、第1レーダ1aに対してヒット数Hで目標観測を行うように、また、第2レーダ1bに対してヒット数Hで目標観測を行うように、通信ネットワークを通じて指示(命令)を送る。 Next, the "radar instruction" in step S35, the radar instruction unit 35 to perform the target observed by hits H 1 relative to the first radar 1a, also hits H 2 relative to the second radar 1b Send an instruction (command) through the communication network to perform target observation.

次に、ステップS36の「再追尾処理」では、追尾処理部32は、ステップS35でのレーダ指示を通じて各レーダ1a,1bによって得られた観測値を用いて、目標航跡の追尾処理を行う。1観測値あたりの処理は、ステップS31の「通常追尾処理」の式(38)〜(44)と同様であり、追尾処理部32は、この処理を2回分繰り返す。   Next, in the “re-tracking process” in step S36, the tracking processing unit 32 performs the target track tracking process using the observation values obtained by the radars 1a and 1b through the radar instruction in step S35. The processing per observation value is the same as the formulas (38) to (44) of “normal tracking processing” in step S31, and the tracking processing unit 32 repeats this processing twice.

上記のような実施の形態3の目標追尾装置によれば、レーダヒット数決定部34が、目標航跡の誤差共分散行列と、要求精度とを用いて、第1及び第2レーダ1a,1bのそれぞれについてのレーダヒット数を制約付き最適化問題から導出する(制約付き最適化問題を設定してその最適値を得る)。これにより、従来装置に比べて演算量を削減可能となることから、必要最小限のレーダヒット数を効率的に決定することができる。   According to the target tracking device of the third embodiment as described above, the radar hit number determination unit 34 uses the error covariance matrix of the target track and the required accuracy, and the first and second radars 1a and 1b. The number of radar hits for each is derived from the constrained optimization problem (a constrained optimization problem is set and its optimal value is obtained). As a result, the amount of calculation can be reduced as compared with the conventional apparatus, so that the minimum necessary number of radar hits can be determined efficiently.

1 レーダ群(センサ群)、1a 第1レーダ(第1センサ)、1b 第2レーダ(第2センサ)、2,22,32 追尾処理部、3,23 レーダ制御要否判定部(センサ制御要否判定部)、4,24 レーダ使用回数決定部(センサ使用回数決定部)、5,25 レーダ指示部(センサ指示部)、10,20,30 目標追尾装置、33 レーダ制御要否判定部、34 レーダヒット数決定部、35 レーダ指示部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radar group (sensor group), 1a 1st radar (1st sensor), 1b 2nd radar (2nd sensor), 2, 22, 32 Tracking processing part, 3, 23 Radar control necessity judgment part (sensor control required , 4, 24 Radar usage count determination unit (sensor usage count determination unit), 5, 25 Radar instruction unit (sensor instruction unit) 10, 20, 30 Target tracking device, 33 Radar control necessity determination unit, 34 Radar hit number determination unit, 35 Radar instruction unit.

Claims (5)

それぞれ異なる位置に配置された複数のセンサから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を作成するための目標追尾装置であって、
前記センサから得られた観測値を用いて目標の運動諸元を算出して、その算出した運動諸元から、前記目標航跡を導出するとともに、前記目標航跡の誤差共分散行列を算出する追尾処理部と、
前記目標航跡の誤差共分散行列に基づく前記目標航跡の推定精度と所定の要求精度とを用いて、センサ制御を実施するか否かを判定するセンサ制御要否判定部と、
前記目標航跡の誤差共分散行列と、前記センサ毎の観測精度と、前記要求精度とを用いて、前記複数のセンサのそれぞれについてのセンサ使用回数を、制約付き最適化問題から導出するセンサ使用回数決定部と、
前記センサ使用回数決定部によって導出された前記センサ使用回数に従って、前記複数のセンサのそれぞれに観測を指示するセンサ指示部と
を備えることを特徴とする目標追尾装置。
A target tracking device for creating a target track by tracking observation values obtained from a plurality of sensors arranged at different positions,
A tracking process for calculating a target motion specification using an observation value obtained from the sensor, deriving the target track from the calculated motion specification, and calculating an error covariance matrix of the target track And
A sensor control necessity determination unit that determines whether to perform sensor control using the target track estimation accuracy based on the target track error covariance matrix and a predetermined required accuracy;
Using the error covariance matrix of the target wake, the observation accuracy for each sensor, and the required accuracy, the number of times the sensor is used for deriving the number of times the sensor is used for each of the plurality of sensors from the constrained optimization problem A decision unit;
A target tracking device comprising: a sensor instruction unit that instructs each of the plurality of sensors to observe according to the sensor use number derived by the sensor use number determination unit.
前記センサ使用回数決定部は、
制約付き最適化問題における制約条件を、前記要求精度と前記目標航跡の現在の推定精度とのそれぞれについて設定し、
制約付き最適化問題における目的関数を、前記センサ使用回数の総和で設定する
ことを特徴とする請求項1記載の目標追尾装置。
The sensor usage count determining unit
Set the constraint conditions in the constrained optimization problem for each of the required accuracy and the current estimated accuracy of the target track,
The target tracking device according to claim 1, wherein an objective function in a constrained optimization problem is set as a sum of the number of times the sensor is used.
前記センサ使用回数決定部は、
制約付き最適化問題における制約条件を、前記要求精度と前記目標航跡の現在の推定精度とのそれぞれについて設定し、
制約付き最適化問題における目的関数を、前記複数のセンサのそれぞれについての前記センサ使用回数に前記センサ毎の重み付けの係数を乗じた値の総和で設定する
ことを特徴とする請求項1記載の目標追尾装置。
The sensor usage count determining unit
Set the constraint conditions in the constrained optimization problem for each of the required accuracy and the current estimated accuracy of the target track,
2. The objective according to claim 1, wherein the objective function in the constrained optimization problem is set as a sum of values obtained by multiplying the number of times the sensor is used for each of the plurality of sensors by a weighting coefficient for each sensor. Tracking device.
前記センサ使用回数決定部は、
制約付き最適化問題における制約条件を、前記センサ使用回数について設定し、
制約付き最適化問題における目的関数を、前記センサの使用後の前記目標航跡の推定精度で設定する
ことを特徴とする請求項1記載の目標追尾装置。
The sensor usage count determining unit
Set the constraint conditions in the constrained optimization problem for the number of times the sensor is used,
The target tracking device according to claim 1, wherein an objective function in a constrained optimization problem is set with an estimation accuracy of the target track after use of the sensor.
それぞれ異なる位置に配置された複数のレーダから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を作成するための目標追尾装置であって、
前記レーダから得られた観測値を用いて目標の運動諸元を算出して、その算出した運動諸元から、前記目標航跡を導出するとともに、前記目標航跡の誤差共分散行列を算出する追尾処理部と、
前記目標航跡の誤差共分散行列に基づく前記目標航跡の推定精度と所定の要求精度とを用いて、レーダ制御を実施するか否かを判定するレーダ制御要否判定部と、
前記目標航跡の誤差共分散行列と、前記要求精度とを用いて、前記複数のレーダのそれぞれの観測の際のヒット数を、制約付き最適化問題から導出するレーダヒット数決定部と、
前記レーダヒット数決定部によって導出された前記ヒット数に従って、前記複数のレーダのそれぞれに観測を指示するレーダヒット数指示部と
を備えることを特徴とする目標追尾装置。
A target tracking device for generating a target track by tracking observation values obtained from a plurality of radars arranged at different positions,
Tracking processing for calculating a target motion specification using observation values obtained from the radar, deriving the target track from the calculated motion specification, and calculating an error covariance matrix of the target track And
A radar control necessity determination unit that determines whether to perform radar control, using the target track estimation accuracy based on the target track error covariance matrix and a predetermined required accuracy;
Using the error covariance matrix of the target wake and the required accuracy, the number of hits at the time of observation of each of the plurality of radars, a radar hit number determination unit that derives from a constrained optimization problem,
A target tracking device comprising: a radar hit number instruction unit that instructs each of the plurality of radars to observe according to the hit number derived by the radar hit number determination unit.
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