(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記各構成を具備する警戒領域進入目標監視手段を具備することを特徴とする警戒領域進入監視目標探知装置。
（イ）探知した目標の位置を検出する目標位置検出手段
（ロ）探知した目標の進行方位を検出する進行方位検出手段
（ハ）探知した目標の進行速度を検出する速度検出手段
（ニ）探知領域中に特定の警戒領域を設定する警戒領域設定手段
（ホ）前記設定警戒領域の輪郭線に対応して、該輪郭線の方程式を立てる輪郭線方程式手段
（ヘ）警戒領域外で探知した目標の着眼時点における位置および進行方位から、目標がそのまま直線運動するものと仮定した場合の、探知領域平面における目標軌跡の直線方程式を立てる目標軌跡方程式手段
（ト）前記輪郭線方程式と目標軌跡方程式に基づいて輪郭線と目標軌跡の交点即ち目標が警戒領域へ進入する位置（進入予測位置）および警戒領域から離脱する位置（離脱予測位置）を算出する進入・離脱位置算出手段
（チ）探知した目標の着眼時点における位置から前記進入予測位置および離脱予測位置までの直線距離を算出する距離算出手段
（リ）前記直線距離と、前記着眼時点の速度とから、目標が警戒領域へ進入するまでの時間および警戒領域から離脱するまでの時間を算出する進入・離脱予測時間算出手段
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーダ装置やソナー装置等による目標探知において、予め設定した警戒領域へ接近してくる目標を探知した場合、その目標が警戒領域へ進入する（達する）のはいつか、また進入した後警戒領域から離脱するのはいつかを予測する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、警戒領域を設定した場合、目標探知装置の位置を中心（原点）とする座標を想定し、原点から小さい方位角度間隔で放射状に多数設定される方位線と、原点を中心として狭い距離間隔を置いて設定される多数の同心円線とによって警戒領域を細区分し、その細区分された１つ（これをセルと呼ぶ）づつの位置座標をメモリに記憶させていた。
【０００３】
単純な具体例を図３に示す。
図３は、目標探知装置の位置を原点０とする直交座標である。ここでは、ｘ軸、ｙ軸および距離１００ｋｍの円弧で囲まれた４分の１円形が警戒領域として設定されている。
【０００４】
そして、この領域を等角度間隔の多数の方位線と、等距離間隔の円弧である多数の距離線によって細かく区分されている。その１区分がセルである。方位線の角度間隔は例えば０．７度、距離線の間隔は例えば１ｋｍというように選ばれる。そして、各セルの極座標アドレス（Ｒｍ，θｎ）は、用意されているメモリに記憶されメモリマップとして保持される。
【０００５】
このメモリマップの規模は、例えば上記警戒領域の例では、距離方向にＲ１  〜Ｒ１００  の１００区分、方位方向に  ９０÷０．７≒１２８  でθ１  〜θ１２８  の１２８区分であるからセル数は１２８００となり、この数だけのアドレスを記憶する記憶素子が必要ということになる。
警戒領域の設定を状況に応じて変更することが考えられる場合には、そのセル数の最大数に対応し得る規模のメモリが必要ということになる。
【０００６】
そして、今、警戒領域外に目標が探知された場合、着眼時点における目標の進行方向線上に存在する警戒領域中のセルを抽出し、それらの各セルが警戒領域へ進入する位置のセルであるか、警戒領域から離脱する位置のセルであるかを一々判定して進入位置のセルと離脱位置のセルを抽出したうえ、着眼時点における目標の位置からこれらのセルまでの距離を算出し、着眼時点における目標速度で、進入位置のセルまでの距離を除して進入までの予測時間（進入予測時間）とし、離脱位置のセルまでの距離を除して離脱までの予測時間（離脱予測時間）としていた。
【０００７】
目標位置が距離Ｒｉｎ、方位θｉｎであるときに、各セルとの距離は次のようにして求める。各セルの位置も、目標の位置も極座標で表されているので、まず、これを直交座標に変換した後、２点間の距離を求めることになる。目標の直交座標位置を（ｘｉｎ，ｙｉｎ）とすれば、それは数式１、数式２のように表される。
【０００８】
【数１】
ｘｉｎ＝Ｒｉｎ・ｓｉｎθｉｎ
【０００９】
【数２】
ｙｉｎ＝Ｒｉｎ・ｃｏｓθｉｎ
【００１０】
一方、各セル（Ｒｍ，θｎ）の直交座標（ｘｍｎ，ｙｍｎ）は数式３、数式４のように表される。
【００１１】
【数３】
ｘｍｎ＝Ｒｍ  ・ｓｉｎθｎ
【００１２】
【数４】
ｙｍｎ＝Ｒｍ  ・ｃｏｓθｎ
【００１３】
これらの数式で表される目標位置から各セルまでの距離Ｌｍｎは数式５で表される。
【００１４】
【数５】
0003576444.tif 000002
【００１５】
一方、着眼時点の目標速度の検出されたｘ軸成分をＶｘ  ，ｙ軸成分をＶｙ  とすれば、進行方向における速度Ｖは数式６で表される。
【００１６】
【数６】
0003576444.tif 000003
【００１７】
従って、目標が着眼時点から各セル（Ｒｍ  ，θｎ）へ達するまでの時間ｔｍｎは数式７で表される。
【００１８】
【数７】
0003576444.tif 000004
【００１９】
以上、数式１から数式７までの間で、目標位置データのＲｉｎ，θｉｎ、速度データＶｘ，Ｖｙ  、セル位置データＲｍ  ，θｎをもとにして行われる演算回数は、数式１、数式２が各２回ずつ、数式３，数式４が各２回ずつ、数式５が６回、数式６が４回、数式７が１回の合計１９回となる。
【００２０】
従って、このような演算を進入予測時間と離脱予測時間の両者について行うこととなる。
【００２１】
また、その前に警戒領域中の目標の進行方向線上に存在するセルの中から進入位置のセルと離脱位置のセルを抽出するための判定演算が進行方向線上に存在するセルの回数だけ行われることになる。
【００２２】
この回数は警戒領域に対する目標の位置および進行方向により異なるが、目標探知装置の上空付近を経て一直線に遠ざかる場合には、図３の設例では１００のセルが直線上にあることになるから判定回数は１００回ということになる。そうすると、この場合、進入予測時間演算１９回、離脱予測時間演算１９回、判定演算１００回で、合計１３８回の演算が行われることになる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、設定される最大警戒領域の面積に対応するメモリマップが必要であること、また、目標の進行方向によっては、その進行方向線上にかかるセルの数が多くなり、進入位置のセルと離脱位置のセルを抽出するまでの判定回数が非常に多くなるという問題がある。
【００２４】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、メモリマップを必要とせず、また目標の進行方向によって演算回数が非常に多くなるということのない進入目標監視手段を具備した警戒領域進入監視目標探知装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の警戒領域進入監視目標探知装置は、下記の各構成を具備する。
（イ）探知した目標の位置を検出する目標位置検出手段
（ロ）探知した目標の進行方位を検出する進行方位検出手段
（ハ）探知した目標の進行速度を検出する速度検出手段
（ニ）探知領域中に特定の警戒領域を設定する警戒領域設定手段
（ホ）前記設定警戒領域の輪郭線に対応して、該輪郭線の方程式を立てる輪郭線方程式手段
（ヘ）警戒領域外で探知した目標の着眼時点における位置および進行方位から、目標がそのまま直線運動するものと仮定した場合の、探知領域平面における目標軌跡の直線方程式を立てる目標軌跡方程式手段
（ト）前記輪郭線方程式と目標軌跡方程式に基づいて輪郭線と目標軌跡の交点即ち目標が警戒領域へ進入する位置（進入予測位置）および警戒領域から離脱する位置（離脱予測位置）を算出する進入・離脱位置算出手段
（チ）探知した目標の着眼時点における位置から前記進入予測位置および離脱予測位置までの直線距離を算出する距離算出手段
（リ）前記直線距離と、前記着眼時点の速度とから、目標が警戒領域へ進入するまでの時間および警戒領域から離脱するまでの時間を算出する進入・離脱予測時間算出手段
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、従来技術のようにメモリマップを用いるのではなく、警戒領域の輪郭線を方程式化するとともに、着脱時点における目標の位置および進行方位から、目標がそのまま直線運動をするものと仮定した場合の目標の予測直線軌跡を方程式化し、これらの方程式から輪郭線と目標軌跡の交点の座標を求め、この交点を警戒領域への進入予測位置、警戒領域からの離脱予測位置とし、着脱時点における目標位置からの距離を算出し、進入予測位置までの距離及び離脱予測位置までの距離とし、着眼時点における目標速度でそれらの距離を除し、進入予測時間および離脱予測時間とするものである。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の目標探知装置の構成を示すブロック図である。
目標位置検出手段１は探知目標の方位θｉｎおよび距離Ｒｉｎによる極座標位置を検出し、これより数式１および数式２により直交座標位置（ｘｉｎ，ｙｉｎ）に変換して出力する。進行方位検出手段２は目標の進行方位θＴ  を検出する。
【００２８】
速度検出手段３は目標速度の直交座標成分Ｖｘ  ，Ｖｙを検出する。警戒領域設定手段４は、例えば図２の如き所定の警戒領域を設定する手段である。目標軌跡方程式手段５は、目標位置検出手段１からの目標位置（ｘｉｎ，ｙｉｎ）と、進行方位検出手段から目標の進行方位θＴ  を受け、目標軌跡の予測直線方程式を生成する。
【００２９】
この方程式は、図２に示すように、直交座標において点（ｘｉｎ，ｙｉｎ）を通り、勾配が１／ｔａｎθＴ  の直線の方程式であるから、数式８のようになる。
【００３０】
【数８】
ｙ＝ｘ／ｔａｎθＴ  ＋ｙｉｎ−ｘｉｎ／ｔａｎθＴ
【００３１】
この数式情報は進入・離脱位置算出手段６へ送られる。一方、警戒領域設定手段４で警戒領域が設定されると輪郭線方程式手段７は、その領域情報により警戒領域の輪郭線の方程式を決定する。
【００３２】
図２の例でいうなら、輪郭線ａ、輪郭線ｂ、輪郭線ｃの方程式を決定する。
輪郭線ａ、および輪郭線ｃは原点を通る比例直線であるから、その方程式はそれぞれ数式９、数式１０のようになる。
【００３３】
【数９】
ｙ＝ｘ／ｔａｎθ１
【００３４】
【数１０】
ｙ＝ｘ／ｔａｎθ２
【００３５】
また、輪郭線ｂは原点を中心とする半径Ｒの円弧であるから、その方程式は数式１１のようになる。
【００３６】
【数１１】
ｘ２  ＋ｙ２  ＝Ｒ２
【００３７】
そして、これらの数式情報は、進入・離脱位置算出手段６へ送られる。
そこで、今、図２において、着眼時点における目標位置が（ｘｉｎ，ｙｉｎ）で、進行方位がθＴ  とすれば、目標軌跡の予測直線は点線の直線Ｔのようになる。
【００３８】
この場合、目標が警戒領域へ進入する位置（進入予測位置）は、輪郭線ｃと直線Ｔの交点（ｘ１，ｙ１）ということになる。そこで、進入・離脱位置算出手段６は直線Ｔの方程式である数式８と輪郭線ｃの方程式である数式１０とから交点の座標（ｘ１，ｙ１）を算出する。
【００３９】
これは、両式をイコールとしてｘ１  を求め、そのｘ１  を数式８又は数式１０へ代入することにより、ｙ１  が求められる。その結果、ｘ１  は数式１２、ｙ１  は数式１３のようになる。
【００４０】
【数１２】
ｘ１  ＝（ｙｉｎ・ｔａｎθＴ  −ｘｉｎ）・ｔａｎθ２  ／（ｔａｎθＴ  −ｔａｎθ２）
【００４１】
【数１３】
ｙ１  ＝（ｙｉｎ・ｔａｎθＴ  −ｘｉｎ）／（ｔａｎθＴ  −ｔａｎθ２）
【００４２】
こうして得られた進入予測位置情報は距離算出手段８へ送られる。一方、距離算出手段８へは目標位置検出手段１から着眼時点の目標位置座標（ｘｉｎ，ｙｉｎ）が入力されており、両位置間の距離Ｌｉｎが数式１４によって計算される。
【００４３】
【数１４】
0003576444.tif 000005
【００４４】
この距離情報は進入・離脱予測時間算出手段９へ送られ、速度検出手段３から送られて来ている目標速度Ｖｘ  ，Ｖｙ  とで数式１５により、目標が着眼時点の位置から進入予測位置へ達するまでの進入予測時間ｔｉｎを算出する。
【００４５】
【数１５】
0003576444.tif 000006
【００４６】
以上のようにして、進入予測時間ｔｉｎを求めるための演算回数を見てみれば、数式１および数式２が各２回、数式１２が９回、数式１３が７回、数式１４が６回、数式１５が５回で合計３１回である。
【００４７】
次に、目標が警戒領域を離脱する位置（離脱予測位置）は、直線Ｔと輪郭線ｂの交点（ｘ２  、ｙ２）ということになる。そこで、進入・離脱位置算出手段６は直線Ｔの方程式である数式８と輪郭線ｂの方程式である数式１１とからなる連立方程式を解いて離脱予測位置の座標（ｘ２  、ｙ２）を算出する。今、演算の簡明のため、数式８の係数および定数に次の数式１６、数式１７による置換を行う。
【００４８】
【数１６】
（１／ｔａｎθＴ）  →ａＴ
【００４９】
【数１７】
（ｙｉｎ−ｘｉｎ／ｔａｎθＴ）  →ｂＴ
【００５０】
この置換を行うと、数式８は数式１８のようになる。
【００５１】
【数１８】
ｙ＝ａＴ  ・ｘ＋ｂＴ
【００５２】
そして、この数式１８と数式１１とからなる連立方程式を解くと、交点の座標（ｘ２  、ｙ２）は数式１９、数式２０となる。
【００５３】
【数１９】
0003576444.tif 000007
【００５４】
【数２０】
ｙ２  ＝ａＴ  ・ｘ２  ＋ｂＴ
【００５５】
こうして得られた離脱予測位置情報は距離算出手段８へ送られ、目標位置検出手段１からの目標位置座標（ｘｉｎ、ｙｉｎ）とで両位置間の距離Ｌｏｕｔ  が数式２１によって計算される。
【００５６】
【数２１】
0003576444.tif 000008
【００５７】
この距離情報は進入・離脱予測時間算出手段９へ送られ、速度検出手段３から送られて来ている目標速度Ｖｘ  、Ｖｙ  とで数式２２により、目標が警戒領域を離脱するまでの離脱予測時間ｔｏｕｔ  を算出する。
【００５８】
【数２２】
0003576444.tif 000009
【００５９】
以上のようにして、離脱予測時間ｔｏｕｔ  を求めるための演算回数を見てみれば、数式１および数式２が各２回、数式１６の括弧内が２回、数式１７の括弧内が３回、数式１９が１２回、数式２０が２回、数式２１が６回、数式２２が５回の合計３４回となる。
【００６０】
先に求めた進入予測時間の演算回数が３１回であるから離脱予測時間の演算回数と合わせて６５回ということになる。
【００６１】
以上のように本発明装置では、警戒領域の輪郭線と目標軌跡の予測直線との交点（進入点と離脱点の２点）を求めることを基本としているから、警戒領域の大小によっては演算回数は変わらない。
【００６２】
また、輪郭線と直線のみとするか、或いは直線と曲線を組み合わせるにしても、円、楕円、２次曲線などのような比較的単純な曲線と組み合わせることにより輪郭線方程式と予測直線方程式とからなる連立方程式の解、即ち交点の座標式も実施例に較べて複雑にはならず、演算回数は殆ど増加しない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明装置では、警戒領域への進入予測時間、警戒領域からの離脱予測時間を求めるのに、警戒領域の輪郭線と目標軌跡の予測直線の交点を、輪郭線方程式と予測直線方程式からなる連立方程式の解を求めることにより、求めることを基本としたため、従来用いられていた、セルのアドレスを記憶するマップメモリが不要となるという大きな利点があるとともに、演算回数が、従来技術においては警戒領域の大きさや、目標の位置および進行方向によって演算回数が数１０回から数百回に渡るのに対して、警戒領域の大きさや形状、目標の位置や進行方向にかかわりなく１００回に満たない或る範囲の回数で進入予測時間や離脱予測時間を求めることができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明装置における、警戒領域への進入予測時間および警戒領域からの離脱時間を求めるための説明図である。
【図３】従来技術における警戒領域への進入予測時間および警戒領域からの離脱時間を求めるための説明図である。
【符号の説明】
１  目標位置検出手段
２  進行方位検出手段
３  速度検出手段
４  警戒領域設定手段
５  目標軌跡方程式手段
６  進入・離脱位置算出手段
７  輪郭線方程式手段
８  距離算出手段
９  進入・離脱予測時間算出手段
【図１】
0003576444.tif 000010
【図２】
0003576444.tif 000011
【図３】
0003576444.tif 000012