(57)【要約】【課題】  目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推定する。【解決手段】  位置が未知である目標に取り付けられた信号源から送出された電波を、位置が既知である複数のアンテナ１で受信し、その受信信号を基に目標の位置、速度の運動諸元を推定するもので、２つのアンテナ１の組み合わせ毎に得られる受信信号の周波数差により、目標と当該アンテナ１とのラジアル速度差を計測するラジアル速度差計測手段２２と、ラジアル速度差計測手段２２により計測されたラジアル速度差に基づき、目標の位置、速度の運動諸元を推定する速度差による運動諸元推定手段１００を備えている。【選択図】        図１
2006201084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置が未知である目標に取り付けられた信号源から送出された電波を、位置が既知である複数の受信手段で受信し、その受信信号を基に目標の位置、速度の運動諸元を推定する目標追尾装置において、
２つの上記受信手段の組み合わせ毎に得られる受信信号の周波数差により、目標と当該受信手段とのラジアル速度差を計測するラジアル速度差計測手段と、
該ラジアル速度差計測手段により計測されたラジアル速度差に基づき、目標の位置、速度の運動諸元を推定する速度差による運動諸元推定手段とを備えたことを特徴とする目標追尾装置。
【請求項２】
２つの上記受信手段の組み合わせ毎に得られる受信信号の到来時刻差から目標と当該受信手段との距離差を計測する距離差計測手段と、
該距離差計測手段により計測された距離差から目標の位置を算出する位置算出手段と、
該位置算出手段により算出された位置に基づき目標の位置、速度の運動諸元を推定する位置による運動諸元推定手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。
【請求項３】
上記速度差による運動諸元推定手段は、
後述の基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、各ラジアル速度差の予測ベクトルを算出する速度差予測手段と、
上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、後述の基準の直交座標における予測誤差共分散行列をラジアル速度差の予測誤差分散に近似変換する誤差変換行列を算出する速度差誤差変換手段と、
該速度差誤差変換手段により算出された誤差変換行列と、上記基準の直交座標における予測誤差共分散行列とを入力して、ラジアル速度差に対する速度差ゲイン行列を算出する速度差ゲイン算出手段と、
上記ラジアル速度差計測手段が出力するラジアル速度差と、上記速度差予測手段が出力するラジアル速度差の予測ベクトルと、上記速度差誤差変換手が出力する誤差変換行列と、上記速度差ゲイン算出手段が出力する速度差ゲイン行列と、上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと予測誤差共分散行列を入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する速度差平滑手段と、
該速度差平滑手段が出力する目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を１サンプル時間遅延させる遅延回路と、
上記速度差平滑手段が出力する目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を上記遅延回路を介して入力し、基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと予測誤差共分散行列を算出する位置・速度予測手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。
【請求項４】
２つの上記受信手段の組み合わせ毎に得られる受信信号の到来時刻差から目標と当該受信手段との距離差を計測する距離差計測手段と、
後述の基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、各距離差の予測ベクトルを算出する距離差予測手段と、
上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、後述の基準の直交座標における予測誤差共分散行列を距離差の予測誤差分散に近似変換する誤差変換行列を算出する距離差誤差変換手段と、
該距離差誤差変換手段により算出された誤差変換行列と、上記基準の直交座標における予測誤差共分散行列とを入力して、距離差に対するゲイン行列を算出する距離差ゲイン算出手段と、
上記距離差計測手段が出力する目標と受信手段との距離差と、上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトル及び予測誤差共分散行列と、上記距離差予測手段が出力する各距離差の予測ベクトルと、上記距離差誤差変換手段が出力する誤差変換行列と、上記距離差ゲイン算出手段が出力する距離差ゲイン行列とを入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する距離差平滑手段とを備え、
上記遅延回路は上記距離差平滑手段が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を１サンプル時間遅延させ、
上記位置・速度予測手段は上記距離差平滑手段が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を上記遅延回路を介して入力し、基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと予測誤差共分散行列を算出することを特徴とする請求項３記載の目標追尾装置。
【請求項５】
位置が未知である目標と異なる場所にある信号源から送出されて目標で反射した電波を、位置が既知である複数の受信手段で受信し、その受信信号を基に目標の位置、速度の運動諸元を推定する目標追尾装置において、
上記受信手段で受信した受信信号の周波数を計測する周波数計測手段と、
信号源で受信した目標で反射した電波の受信信号の周波数と、上記周波数計測手段により計測された周波数により、目標と上記受信手段とラジアル速度を算出するラジアル速度算出手段と、
該ラジアル速度算出手段により算出されたラジアル速度に基づき目標の位置、速度の運動諸元を推定する速度による運動諸元推定手段とを備えたことを特徴とする目標追尾装置。
【請求項６】
上記速度による運動諸元推定手段は、
後述の基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、各ラジアル速度の予測ベクトルを算出する速度予測手段と、
上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、後述の基準の直交座標における予測誤差共分散行列をラジアル速度の予測誤差分散に近似変換する誤差変換行列を算出する速度誤差変換手段と、
該速度誤差変換手段により算出された誤差変換行列と、上記基準の直交座標における予測誤差共分散行列とを入力して、ラジアル速度に対する速度ゲイン行列を算出する速度ゲイン算出手段と、
上記ラジアル速度算出手段が出力するラジアル速度と、上記速度予測手段が出力するラジアル速度の予測ベクトルと、上記速度誤差変換手が出力する誤差変換行列と、上記速度ゲイン算出手段が出力する速度ゲイン行列と、上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと予測誤差共分散行列を入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する速度平滑手段と、
該速度平滑手段が出力する目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を１サンプル時間遅延させる遅延回路と、
上記速度平滑手段が出力する目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を上記遅延回路を介して入力し、基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと予測誤差共分散行列を算出する位置・速度予測手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載の目標追尾装置。
【請求項７】
位置が既知である複数の信号源から送出された電波を、位置が未知である目標に取り付けられた受信手段で受信し、その受信信号を基に目標の位置、速度の運動諸元を推定する目標追尾装置において、
２つの信号源の組み合わせ毎に得られる受信信号の周波数差により、目標と信号源とのラジアル速度差を計測するラジアル速度差計測手段と、
該ラジアル速度差計測手段により計測されたラジアル速度差に基づき目標の位置、速度の運動諸元を推定する速度差による運動諸元推定手段とを備えたことを特徴とする目標追尾装置。
【請求項８】
２つの信号源の組み合わせ毎に得られる受信信号の到来時刻差から目標と信号源との距離差を計測する距離差計測手段と、
該距離差計測手段により計測された距離差から目標の位置を算出する位置算出手段と、
該位置算出手段により算出された位置に基づき目標の位置、速度の運動諸元を推定する位置による運動諸元推定手段とを備えたことを特徴とする請求項７記載の目標追尾装置。
【請求項９】
上記速度差による運動諸元推定手段は、
後述の基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、各ラジアル速度差の予測ベクトルを算出する速度差予測手段と、
上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、後述の基準の直交座標における予測誤差共分散行列をラジアル速度差の予測誤差分散に近似変換する誤差変換行列を算出する速度差誤差変換手段と、
該速度差誤差変換手段により算出された誤差変換行列と、上記基準の直交座標における予測誤差共分散行列とを入力して、ラジアル速度差に対する速度差ゲイン行列を算出する速度差ゲイン算出手段と、
上記ラジアル速度差計測手段が出力するラジアル速度差と、上記速度差予測手段が出力するラジアル速度差の予測ベクトルと、上記速度差誤差変換手が出力する誤差変換行列と、上記速度差ゲイン算出手段が出力する速度差ゲイン行列と、上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと予測誤差共分散行列を入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する速度差平滑手段と、
該速度差平滑手段が出力する目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を１サンプル時間遅延させる遅延回路と、
上記速度差平滑手段が出力する目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を上記遅延回路を介して入力し、基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと予測誤差共分散行列を算出する位置・速度予測手段とを備えたことを特徴とする請求項７記載の目標追尾装置。
【請求項１０】
２つの信号源の組み合わせ毎に得られる受信信号の到来時刻差から目標と信号源との距離差を計測する距離差計測手段と、
後述の基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、各距離差の予測ベクトルを算出する距離差予測手段と、
上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、後述の基準の直交座標における予測誤差共分散行列を距離差の予測誤差分散に近似変換する誤差変換行列を算出する距離差誤差変換手段と、
該距離差誤差変換手段により算出された誤差変換行列と、上記基準の直交座標における予測誤差共分散行列とを入力して、距離差に対するゲイン行列を算出する距離差ゲイン算出手段と、
上記距離差計測手段が出力する目標と信号源との距離差と、上記基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトル及び予測誤差共分散行列と、上記距離差予測手段が出力する各距離差の予測ベクトルと、上記距離差誤差変換手段が出力する誤差変換行列と、上記距離差ゲイン算出手段が出力する距離差ゲイン行列とを入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する距離差平滑手段とを備え、
上記遅延回路は上記距離差平滑手段が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を１サンプル時間遅延させ、
上記位置・速度予測手段は上記距離差平滑手段が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を上記遅延回路を介して入力し、基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと予測誤差共分散行列を算出することを特徴とする請求項９記載の目標追尾装置。
【請求項１１】
位置が未知である目標に取り付けられた信号源から送出された電波を、位置が既知である複数の受信手段で受信し、その受信信号を基に目標の位置、速度の運動諸元を推定する目標追尾装置において、
２つの上記受信手段の組み合わせ毎に得られる受信信号の周波数差から目標と当該受信手段とのラジアル速度差を計測するラジアル速度差計測手段と、
後述の基準の直交座標における目標の速度の予測ベクトルを入力し、上記ラジアル速度差計測手段で計測されたラジアル速度差における目標の速度を補償する速度補償手段と、
２つの上記受信手段の組み合わせ毎に得られる受信信号の到来時刻差から目標と当該受信手段との距離差を計測する距離差計測手段と、
上記速度補償手段により補償されたラジアル速度差と、上記距離差計測手段により計測された距離差とから目標の位置を算出する位置算出手段と、
該位置算出手段により算出された位置に基づき目標の位置、速度の運動諸元を推定し、基準の直交座標における目標の速度の予測ベクトルを出力する位置による運動諸元推定手段を備えたことを特徴とする目標追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自ら電波や音波等の信号を発することなく、目標に装着された信号源の送信した信号、あるいは他の信号源の送信した信号が目標物に反射した信号を受信し、その信号から目標の位置や速度等を推定する目標追尾装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
位置が未知の目標に装着された信号源の送信した信号を複数のアンテナで受信し、２つのアンテナの組み合わせ毎に計測される信号の到来時刻差と到来周波数差を用いて目標の位置や速度を推定する従来の目標追尾装置として、例えば、特許文献１に示されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に示された目標追尾装置は、信号源から送信された信号を受信する２以上の複数のアンテナと、上記複数のアンテナの中の２つのアンテナからなる組み合せを生成する組み合せ生成手段と、生成された上記組み合せにおける２つのアンテナの受信信号を入力として、上記受信信号のドップラ周波数差を求める複数のドップラ周波数差計測手段と、生成された上記組み合せにおける２つのアンテナの受信信号を入力として、上記受信信号の到来時刻差を求める複数の信号到来時刻差計測手段と、複数の上記ドップラ周波数差計測手段が出力する上記ドップラ周波数差と、複数の上記信号到来時刻差計測手段が出力する上記到来時刻差とを入力として、上記信号源の位置及び運動を推定する位置・運動推定手段とを備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６７７３２号公報（段落番号００２０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の目標追尾装置は、以上のように構成され、複数のドップラ周波数差情報と信号到来時刻差情報が同一時刻に得られることを前提としているため、例えば、各アンテナが異なるプラットホームに搭載されている場合等、各ドップラ周波数差計測手段と各信号到来時刻差計測手段の同期が取れない場合に推定精度が著しく劣化するという課題があった。
【０００６】
また、従来の目標追尾装置は、信号源の位置や速度等を未知数とした連立方程式を解くことにより推定を行っているため、マルチパス等の電波障害やデータ通信障害により、一部のアンテナの組み合わせからの受信信号が得られず、標定に必要なデータ数が得られない場合には推定できないという課題があった。
【０００７】
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、各ドップラ周波数差計測手段と各信号到来時刻差計測手段が同期していない場合や、一部のアンテナの組み合わせからの受信信号が得られない場合でも、目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る目標追尾装置は、位置が未知である目標に取り付けられた信号源から送出された電波を、位置が既知である複数の受信手段で受信し、その受信信号を基に目標の位置、速度の運動諸元を推定するものにおいて、２つの上記受信手段の組み合わせ毎に得られる受信信号の周波数差により、目標と当該受信手段とのラジアル速度差を計測するラジアル速度差計測手段と、該ラジアル速度差計測手段により計測されたラジアル速度差に基づき、目標の位置、速度の運動諸元を推定する速度差による運動諸元推定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明により、目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推定することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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の構成を示すブロック図である。図１において、位置が未知である目標は信号源から信号を送信するアンテナ２及び信号を送信する送信手段３を備えている。また、目標追尾装置はアンテナ（受信手段）１−１〜１−Ｍ、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、速度差予測手段２４−１〜２４−（Ｍ−１）、速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）、速度差ゲイン算出手段２６−１〜２６−（Ｍ−１）、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、位置算出手段３１、ゲイン算出手段３２、位置平滑手段３３及び遅延回路３４を備えている。
【００１１】
図１において、アンテナ１−１〜１−Ｍは位置が既知であり目標の信号源からの信号を受信する。ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）は、２つのアンテナ１の組合せ毎に得られる受信信号の周波数差により、当該アンテナと目標（信号源）とのラジアル速度差を算出する。すなわち、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）は、アンテナ１−１〜１−Ｍの中の所定の２つのアンテナが出力する受信信号を入力し、それらのドップラ周波数差から当該アンテナと目標（信号源）とのラジアル速度差を算出する。距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）はアンテナ１−１〜１−Ｍの中の所定の２つのアンテナが出力する受信信号を入力して、それらの信号の到来時刻差から当該アンテナと目標との距離差を算出する。
【００１２】
速度差予測手段２４−１〜２４−（Ｍ−１）は、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、各ラジアル速度差の予測ベクトルを算出する。速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）は、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、基準の直交座標における予測誤差共分散行列をラジアル速度差の予測誤差分散に近似変換する誤差変換行列を算出する。速度差ゲイン算出手段２６−１〜２６−（Ｍ−１）は、各速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）が出力する誤差変換行列と、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における予測誤差共分散行列とを入力して、各ラジアル速度差に対する速度差ゲイン行列を算出する。
【００１３】
速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）は、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）が出力する各ラジアル速度差と、速度差予測手段２４−１〜２４−（Ｍ−１）が出力する各ラジアル速度差の予測ベクトルと、速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）が出力する誤差変換行列と、速度差ゲイン算出手段２６−１〜２６−（Ｍ−１）が出力する速度差ゲイン行列と、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルと、その誤差共分散行列である予測誤差共分散行列を入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する。
【００１４】
位置算出手段３１は距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）が出力するアンテナと目標との距離差の観測値を入力して目標の位置を算出する。ゲイン算出手段３２は位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における予測誤差共分散行列を入力して、基準の直交座標の位置、速度に対するゲイン行列を算出する。位置平滑手段３３は、位置算出手段３１が出力する目標の位置と、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルとその予測誤差共分散行列と、ゲイン算出手段３２が出力する基準の直交座標の位置、速度に対するゲイン行列とを入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する。
【００１５】
遅延回路３４は速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）又は位置平滑手段３３が出力する目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を１サンプル時間遅延させる。位置・速度予測手段３０は、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）又は位置平滑手段３３が出力する目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を遅延回路３４を介して入力し、基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルとその予測誤差共分散行列を算出する。
【００１６】
また、図１において、速度差による運動諸元推定手段１００は、速度差予測手段２４−１〜２４−（Ｍ−１）、速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）、速度差ゲイン算出手段２６−１〜２６−（Ｍ−１）、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０及び遅延回路３４により構成され、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）により計測されたアンテナと目標とのラジアル速度差に基づき、目標の位置、速度の運動諸元を推定する。位置による運動諸元推定手段１０１は、ゲイン算出手段３２、位置平滑手段３３、位置・速度予測手段３０及び遅延回路３４により構成され、位置算出手段３１が算出した位置から目標の位置、速度の運動諸元を推定する。
【００１７】
まず初めに、目標を追尾するための各種定義事項について説明する。
図２は基準の直交座標０−ＸＹＺにおける目標とアンテナ１−１〜１−Ｍの位置を示す図である。ここでは、目標の３次元運動を推定する場合を仮定する。また、簡単のため、目標の運動モデルに式（１）に示す等速直線運動モデルを採用した場合を仮定する。
【数１】
2006201084.tif 000003
【００１８】
【数２】
2006201084.tif 000004
【００１９】
【数３】
2006201084.tif 000005
【００２０】
【数４】
2006201084.tif 000006
【００２１】
【数５】
2006201084.tif 000007
【００２２】
【数６】
2006201084.tif 000008
【００２３】
【数７】
2006201084.tif 000009
【００２４】
【数８】
2006201084.tif 000010
【００２５】
【数９】
2006201084.tif 000011
【００２６】
【数１０】
2006201084.tif 000012
【００２７】
【数１１】
2006201084.tif 000013
【００２８】
【数１２】
2006201084.tif 000014
【００２９】
【数１３】
2006201084.tif 000015
【００３０】
次に動作について説明する。
目標の送信手段３はアンテナ２を介して電波を空間に放出する。目標追尾装置のアンテナ１−１〜１−Ｍはアンテナ２から送出された信号を受信して出力する。
【数１４】
2006201084.tif 000016
【００３１】
ただし、各ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）に受信信号を入力する２つのアンテナの組み合わせは、各ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）において、それぞれ互いに異なるようにすれば良いため、上記の組み合わせ以外でも良い。しかし、例えば、アンテナ１−１とアンテナ１−２の受信信号から周波数差を計測し、さらに、アンテナ１−１とアンテナ１−３の受信信号から周波数差を計測した場合、これらの計測結果から、アンテナ１−２とアンテナ１−３の受信信号の周波数差を算出することができるため、この周波数差の情報は意味を成さない。このため、このような情報の重複となるようなアンテナの組み合わせを入力とするラジアル速度差計測手段は設けないようにする。この制約条件から、Ｍ個のアンテナ１−１〜１−Ｍがある場合、アンテナ１−１〜１−Ｍの組み合わせの数及びラジアル速度差計測手段の数は最大（Ｍ−１）個となる。ここでは、式の表記を容易にするため、隣り合うアンテナを組み合わせるものとする。
【００３２】
【数１５】
2006201084.tif 000017
【００３３】
【数１６】
2006201084.tif 000018
なお、各距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）に受信信号を入力するアンテナ１−１〜１−Ｍの組み合わせ生成については、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）の場合と同様である。
【００３４】
【数１７】
2006201084.tif 000019
【００３５】
【数１８】
2006201084.tif 000020
【００３６】
【数１９】
2006201084.tif 000021
【００３７】
【数２０】
2006201084.tif 000022
【００３８】
【数２１】
2006201084.tif 000023
【００３９】
【数２２】
2006201084.tif 000024
【００４０】
【数２３】
2006201084.tif 000025
【００４１】
【数２４】
2006201084.tif 000026
【００４２】
【数２５】
2006201084.tif 000027
【００４３】
以上の処理を繰り返すことにより、目標の運動を精度良く追尾することができる。ここで、複数のラジアル速度差が同時に観測されたり、ラジアル速度差と距離差が同時に観測される場合は、前述の追尾処理を各観測値毎にシーケンシャルに行う。このとき、式（４８）及び式（４９）において、サンプリング間隔Ｔを０として予測ベクトル及び予測誤差共分散行列を算出する。また、距離差が観測されず、位置算出手段３１において目標の位置ベクトルが算出されない場合でも、ラジアル速度差の観測値のみを用いて追尾の維持が可能である。なお、ここでは、各アンテナ１−１〜１−Ｍが静止している場合を想定した場合の構成を説明したが、各アンテナが異なる移動プラットホームに設置されている場合においても、通信手段により観測情報を一箇所に集めることが可能であれば、前述の方法で追尾処理が可能である。この場合、ＧＰＳ等を利用することにより各プラットホームの位置及び速度を推定し、補償することが必要である。
【００４４】
以上のように、この実施の形態１によれば、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）によりラジアル速度差の観測値を直接用いて、基準の直交座標における目標の位置、速度から成る状態ベクトルを推定する構成としているため、各ラジアル速度差の観測値が同期して得られない場合や、これらのデータの一部に欠損がある場合でも、ラジアル速度差の観測値が１つでも得られていれば追尾を維持することが可能であり、目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推定することができるという効果が得られる。
【００４５】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。図３において、目標は信号源から信号を送信するアンテナ２及び信号を送信する送信手段３を備えている。また、目標追尾装置はアンテナ１−１〜１−Ｍ、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、速度差予測手段２４−１〜２４−（Ｍ−１）、速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）、速度差ゲイン算出手段２６−１〜２６−（Ｍ−１）、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、遅延回路３４、距離差予測手段３５−１〜３５−（Ｍ−１）、距離差誤差変換手段３６−１〜３６−（Ｍ−１）、距離差ゲイン算出手段３７−１〜３７−（Ｍ−１）及び距離差平滑手段３８−１〜３８−（Ｍ−１）を備えている。
【００４６】
図３において、目標追尾装置におけるアンテナ１−１〜１−Ｍ、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、速度差予測手段２４−１〜２４−（Ｍ−１）、速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）、速度差ゲイン算出手段２６−１〜２６−（Ｍ−１）、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、遅延回路３４及び速度差による運動諸元推定手段１００は、上記実施の形態１の図１に示す同一又は相当部分を示すのでその説明を省略する。
【００４７】
距離差予測手段３５−１〜３５−（Ｍ−１）は位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、各距離差の予測ベクトルを算出する。距離差誤差変換手段３６−１〜３６−（Ｍ−１）は位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、基準の直交座標における予測誤差共分散行列を距離差の予測誤差分散に近似変換する誤差変換行列を算出する。距離差ゲイン算出手段３７−１〜３７−（Ｍ−１）は各速度差誤差変換手段３６−１〜３６−（Ｍ−１）が出力する誤差変換行列と、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における予測誤差共分散行列とを入力して、各距離差に対するゲイン行列を算出する。
【００４８】
距離差平滑手段３８−１〜３８−（Ｍ−１）は、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）が出力するアンテナと目標との各距離差と、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルとその誤差共分散行列である予測誤差共分散行列と、距離差予測手段３５−１〜３５−（Ｍ−１）が出力する各距離差の予測ベクトルと、距離差誤差変換手段３６−１〜３６−（Ｍ−１）が出力する誤差変換行列と、距離差ゲイン算出手段３７−１〜３７−（Ｍ−１）が出力する距離差ゲイン行列とを入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する。
【００４９】
目標を追尾するための各種定義事項式（１）〜式（８）、式（２０）〜式（３３）については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５０】
【数２６】
2006201084.tif 000028
【００５１】
【数２７】
2006201084.tif 000029
【００５２】
【数２８】
2006201084.tif 000030
【００５３】
【数２９】
2006201084.tif 000031
【００５４】
次に動作ついて説明する。
目標の送信手段３はアンテナ２を介して電波を空間に放出する。目標追尾装置のアンテナ１−１〜１−Ｍはアンテナ２から送出された信号を受信して出力する。
【数３０】
2006201084.tif 000032
【００５５】
ただし、各ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）に受信信号を入力する２つのアンテナの組み合わせは、各ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）において、それぞれ互いに異なるようにすれば良いため、上記の組み合わせ以外でも良い。しかし、例えば、アンテナ１−１とアンテナ１−２の受信信号から周波数差を計測し、さらに、アンテナ１−１とアンテナ１−３の受信信号から周波数差を計測した場合、これらの計測結果から、アンテナ１−２とアンテナ１−３の受信信号の周波数差を算出することができるため、この周波数差の情報は意味を成さない。このため、このような情報の重複となるようなアンテナの組み合わせを入力とするラジアル速度差計測手段は設けないようにする。この制約条件から、Ｍ個のアンテナ１−１〜１−Ｍがある場合、アンテナ１−１〜１−Ｍの組み合わせの数及びラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）の数は最大（Ｍ−１）個となる。ここでは、式の表記を容易にするため、隣り合うアンテナを組み合わせるものとする。
【００５６】
【数３１】
2006201084.tif 000033
【００５７】
【数３２】
2006201084.tif 000034
【００５８】
【数３３】
2006201084.tif 000035
【００５９】
【数３４】
2006201084.tif 000036
【００６０】
【数３５】
2006201084.tif 000037
【００６１】
【数３６】
2006201084.tif 000038
【００６２】
【数３７】
2006201084.tif 000039
【００６３】
【数３８】
2006201084.tif 000040
【００６４】
【数３９】
2006201084.tif 000041
【００６５】
以上の処理を繰り返すことにより、目標の運動を精度良く追尾することができる。ここで、複数のラジアル速度差が同時に観測されたり、ラジアル速度差と距離差が同時に観測される場合は、前述の追尾処理を各観測値毎にシーケンシャルに行う。このとき、式（４８）及び式（４９）において、サンプリング間隔Ｔを０として予測ベクトル及び予測誤差共分散行列を算出する。また、ラジアル速度差の観測値が得られない場合や距離差の観測値が得られない場合でも、片方の観測値のみを用いて追尾の維持が可能である。なお、ここでは、各アンテナ１−１〜１−Ｍが静止している場合を想定した場合の構成を説明したが、各アンテナが異なる移動プラットホームに設置されている場合においても、通信手段により観測情報を一箇所に集めることが可能であれば、前述の方法で追尾処理が可能である。この場合、ＧＰＳ等を利用することにより各プラットホームの位置及び速度を推定し、補償することが必要である。
【００６６】
以上のように、この実施の形態２によれば、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）によりラジアル速度差の観測値を直接用いて、基準の直交座標における目標の位置、速度から成る状態ベクトルを推定する構成とし、かつ、距離差平滑手段３８−１〜３８−（Ｍ−１）により距離差の観測値を直接用いて、基準の直交座標における目標の位置、速度から成る状態ベクトルを推定する構成とているため、各ラジアル速度差や各距離差の観測値が同期して得られない場合や、これらのデータに欠損がある場合でも、ラジアル速度差又は距離差の観測値が１つでも得られていれば追尾を維持することが可能であり、目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推定することができるという効果が得られる。
【００６７】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態３は、目標が信号源を備えておらず、目標と異なる位置に信号源としてのアンテナ２、送信・受信手段４０及び通信手段Ａ４１が備えられている。目標追尾装置は通信手段Ｂ４２、アンテナ１−１〜１−Ｍ、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、位置算出手段３１、ゲイン算出手段３２、位置平滑手段３３、遅延回路３４、周波数計測手段４５−１〜４５−（Ｍ−１）、ラジアル速度算出手段４６−１〜４６−（Ｍ−１）、速度予測手段４７−１〜４７−（Ｍ−１）、速度誤差変換手段４８−１〜４８−（Ｍ−１）、速度ゲイン算出手段４９−１〜４９−（Ｍ−１）及び速度平滑手段５０−１〜５０−（Ｍ−１）を備えている。
【００６８】
図４において、目標追尾装置におけるアンテナ１−１〜１−Ｍ、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、位置算出手段３１、ゲイン算出手段３２、位置平滑手段３３及び遅延回路３４は、上記実施の形態１の図１に示す同一又は相当部分を示すのでその説明を省略する。
【００６９】
送信・受信手段４０は目標に向かって信号を送信し、目標からの反射信号を受信する。通信手段Ａ４１は送信・受信手段４０が受信した信号の周波数情報、すなわち、送信した周波数に対してアンテナ２と目標との相対速度の影響を受けた目標からの反射信号の周波数を通信手段Ｂに送信する。通信手段Ｂ４２は通信手段Ａ４１から送信された周波数情報を受信する。周波数計測手段４５−１〜４５−（Ｍ−１）は目標からの反射信号をそれぞれアンテナ１−１〜１−Ｍにより受信し、それらの周波数を計測する。ラジアル速度算出手段４６−１〜４６−（Ｍ−１）は周波数計測手段４５−１〜４５−（Ｍ−１）で計測した周波数と、通信手段Ｂ４２が出力する送信・受信手段４０により受信された信号の周波数情報とを入力し、当該アンテナと目標とのラジアル速度を算出する。
【００７０】
速度予測手段４７−１〜４７−（Ｍ−１）は位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の位置、速度の予測ベクトルを入力して、各ラジアル速度の予測ベクトルを算出する。速度誤差変換手段４８−１〜４８−（Ｍ−１）は位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における位置、速度の予測ベクトルを入力として、基準の直交座標における予測誤差共分散行列をラジアル速度の予測誤差分散に近似変換する誤差変換行列を算出する。速度ゲイン算出手段４９−１〜４９−（Ｍ−１）は速度誤差変換手段４８−１〜４８−（Ｍ−１）が出力する誤差変換行列と、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における予測誤差共分散行列とを入力して、各ラジアル速度に対するゲイン行列を算出する。
【００７１】
速度平滑手段５０−１〜５０−（Ｍ−１）は、ラジアル速度算出手段４６−１〜４６−（Ｍ−１）が出力するラジアル速度と、速度予測手段４７−１〜４７−（Ｍ−１）が出力するラジアル速度の予測ベクトルと、速度誤差変換手段４８−１〜４８−（Ｍ−１）が出力する誤差変換行列と、速度ゲイン算出手段４９−１〜４９−（Ｍ−１）が出力する速度ゲイン行列と、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における位置、速度の予測ベクトルとその誤差共分散行列である予測誤差共分散行列とを入力して、基準の直交座標における目標の位置、速度の平滑ベクトルと平滑誤差共分散行列を算出する。
【００７２】
また、図４において、速度による運動諸元推定手段１０２は、速度予測手段４７−１〜４７−（Ｍ−１）、速度誤差変換手段４８−１〜４８−（Ｍ−１）、速度ゲイン算出手段４９−１〜４９−（Ｍ−１）、速度平滑手段５０−１〜５０−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０及び遅延回路３４により構成され、ラジアル速度算出手段４６−１〜４６−（Ｍ−１）により計測されたアンテナと目標とのラジアル速度に基づき、目標の位置、速度の運動諸元を推定する。
【００７３】
目標を追尾するための各種定義事項式（１）〜式（３３）については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
【数４０】
2006201084.tif 000042
【００７５】
【数４１】
2006201084.tif 000043
【００７６】
【数４２】
2006201084.tif 000044
【００７７】
【数４３】
2006201084.tif 000045
【００７８】
次に動作について説明する。
【数４４】
2006201084.tif 000046
【００７９】
【数４５】
2006201084.tif 000047
【００８０】
一方、アンテナ１−１〜１−Ｍは目標からの反射信号を受信して出力する。周波数計測手段４５−１〜４５−（Ｍ−１）は各アンテナ１−１〜１−Ｍで受信した信号の周波数を計測する。
【数４６】
2006201084.tif 000048
【００８１】
【数４７】
2006201084.tif 000049
【００８２】
【数４８】
2006201084.tif 000050
【００８３】
【数４９】
2006201084.tif 000051
【００８４】
【数５０】
2006201084.tif 000052
【００８５】
【数５１】
2006201084.tif 000053
【００８６】
【数５２】
2006201084.tif 000054
【００８７】
【数５３】
2006201084.tif 000055
【００８８】
【数５４】
2006201084.tif 000056
【００８９】
【数５５】
2006201084.tif 000057
【００９０】
以上の処理を繰り返すことにより、目標の運動を精度良く追尾することができる。ここで、複数のラジアル速度が同時に観測されたり、ラジアル速度と距離差が同時に観測される場合は、前述の追尾処理を各観測値毎にシーケンシャルに行う。このとき、式（４８）及び式（４９）において、サンプリング間隔Ｔを０として予測ベクトル及び予測誤差共分散行列を算出する。また、距離差が観測されず、位置算出手段３１において目標の位置ベクトルが算出されない場合でも、ラジアル速度の観測値のみを用いて追尾の維持が可能である。なお、ここでは、各アンテナ１−１〜１−Ｍが静止している場合を想定した場合の構成を説明したが、各アンテナが異なる移動プラットホームに設置されている場合においても、通信手段により観測情報を一箇所に集めることが可能であれば、前述の方法で追尾処理が可能である。この場合、ＧＰＳ等を利用することにより各プラットホームの位置及び速度を推定し、補償することが必要である。
【００９１】
以上のように、この実施の形態３によれば、送信・受信手段４０により送信した電波を目標に照射し、その反射波の周波数情報を利用する構成としているため、目標が信号を発していなくても、目標の運動を追尾することができる。また、速度平滑手段５０−１〜５０−（Ｍ−１）によりラジアル速度の観測値を直接用いて、基準の直交座標における目標の位置、速度から成る状態ベクトルを推定する構成としているため、各ラジアル速度の観測値が同期して得られない場合や、これらのデータの一部に欠損がある場合でも、ラジアル速度の観測値が１つでも得られていれば追尾を維持することが可能であり、目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推定することができるという効果が得られる。
【００９２】
実施の形態４．
上記実施の形態１は、位置が未知である目標の信号源のアンテナ２からの信号を、位置が既知である複数のアンテナ１−１〜１−Ｍで受信して、受信信号の周波数差や到来時刻差から信号源の運動を推定する装置に関するものであるが、この実施の形態４は、位置が既知である複数の信号源のアンテナ２−１〜２−Ｍからの信号を位置が未知であるアンテナ１で受信して、アンテナ１の運動を推定する装置にも適用するものである。
【００９３】
図５はこの発明の実施の形態４による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。図５において、アンテナ２−１〜２−Ｍ及び送信手段３−１〜３−Ｍの位置は既知とし、送信手段３−１〜３−Ｍは信号を送信し、アンテナ２−１〜２−Ｍは、各送信手段３−１〜３−Ｍが送信する信号を空間に放出する。また、目標に取り付けられたアンテナ１の位置は未知とする。目標追尾装置はラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、速度差予測手段２４−１〜２４−（Ｍ−１）、速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）、速度差ゲイン算出手段２６−１〜２６−（Ｍ−１）、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、位置算出手段３１、ゲイン算出手段３２、位置平滑手段３３及び遅延回路３４を備えている。
【００９４】
ここで、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）は、２つの信号源の組合せ毎に得られる受信信号の周波数差により、目標と信号源とのラジアル速度差を算出し、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）は、２つの信号源の組合せ毎に得られる受信信号の到来時刻差から目標と信号源との距離差を算出する。その他の構成は上記実施の形態１の図１に示すものと同一又は相当部分を示すのでその説明を省略する。
【００９５】
送信手段３−１〜３−Ｍはアンテナ２−１〜２−Ｍを介して、アンテナ２−１〜２−Ｍ毎に異なる周波数の電波を空間に放出する。目標取り付けられたアンテナ１はアンテナ２−１〜２−Ｍから送出された信号を受信して出力する。
【００９６】
目標を追尾するための各種定義事項式（１）〜式（３３）については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００９７】
次に動作について説明する。
【数５６】
2006201084.tif 000058
ただし、各ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）に入力する受信信号の周波数の組み合わせは、各ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）において、それぞれ互いに異なるようにすれば良いため、上記の組み合わせ以外でも良い。
【００９８】
【数５７】
2006201084.tif 000059
この制約条件から、Ｍ個の周波数がある場合、周波数の組み合わせの数及びラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）の数は最大（Ｍ−１）個となる。ここでは、式の表記を容易にするため、隣り合う番号の周波数を組み合わせるものとする。
【００９９】
【数５８】
2006201084.tif 000060
【０１００】
【数５９】
2006201084.tif 000061
【０１０１】
【数６０】
2006201084.tif 000062
【０１０２】
【数６１】
2006201084.tif 000063
【０１０３】
【数６２】
2006201084.tif 000064
【０１０４】
【数６３】
2006201084.tif 000065
【０１０５】
【数６４】
2006201084.tif 000066
【０１０６】
【数６５】
2006201084.tif 000067
【０１０７】
【数６６】
2006201084.tif 000068
【０１０８】
以上の処理を繰り返すことにより、目標の運動を精度良く追尾することができる。ここで、複数のラジアル速度差が同時に観測されたり、ラジアル速度差と距離差が同時に観測される場合は、前述の追尾処理を各観測値毎にシーケンシャルに行う。このとき、式（４８）及び式（４９）において、サンプリング間隔Ｔを０として予測ベクトル及び予測誤差共分散行列を算出する。また、距離差が観測されず、位置算出手段３１において目標の位置ベクトルが算出されない場合でも、ラジアル速度差の観測値のみを用いて追尾の維持が可能である。なお、ここでは、各アンテナ２−１〜２−Ｍが静止している場合を想定した場合の構成を説明したが、各アンテナ２−１〜２−Ｍが異なる移動プラットホームに設置されている場合においても、通信手段によりアンテナ２−１〜２−Ｍの位置情報を目標に集めることが可能であれば、前述の方法で追尾処理が可能である。この場合、ＧＰＳ等を利用することにより各プラットホームの位置及び速度を推定し、補償することが必要である。
【０１０９】
以上のように、この実施の形態４によれば、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）によりラジアル速度差の観測値を直接用いて、基準の直交座標における目標の位置、速度から成る状態ベクトルを推定する構成としているため、各ラジアル速度差の観測値が同期して得られない場合や、これらのデータの一部に欠損がある場合でも、ラジアル速度差の観測値が１つでも得られていれば追尾を維持することが可能であり、目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推定することができるという効果が得られる。
【０１１０】
実施の形態５．
上記実施の形態２は、位置が未知である信号源のアンテナ２からの信号を、位置が既知である複数のアンテナ１−１〜１−Ｍで受信して、受信信号の周波数差や到来時刻差から信号源の運動を推定する装置に関するものであるが、この実施の形態５は、位置が既知である複数の信号源のアンテナ２−１〜２−Ｍからの信号を位置が未知であるアンテナ１で受信して、アンテナ１の運動を推定するものである。
【０１１１】
図６はこの発明の実施の形態５による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。図６において、アンテナ２−１〜２−Ｍ及び送信手段３−１〜３−Ｍの位置は既知とし、送信手段３−１〜３−Ｍは信号を送信し、アンテナ２−１〜２−Ｍは、各送信手段３−１〜３−Ｍが送信する信号を空間に放出する。また、目標に取り付けられたアンテナ１の位置は未知とする。
【０１１２】
目標追尾装置はラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、速度差予測手段２４−１〜２４−（Ｍ−１）、速度差誤差変換手段２５−１〜２５−（Ｍ−１）、速度差ゲイン算出手段２６−１〜２６−（Ｍ−１）、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、遅延回路３４、距離差予測手段３５−１〜３５−（Ｍ−１）、距離差誤差変換手段３６−１〜３６−（Ｍ−１）、距離差ゲイン算出手段３７−１〜３７−（Ｍ−１）及び距離差平滑手段３８−１〜３８−（Ｍ−１）を備えている。
【０１１３】
ここで、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）は、２つの信号源の組合せ毎に得られる受信信号の周波数差により、目標と信号源とのラジアル速度差を算出し、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）は、２つの信号源の組合せ毎に得られる受信信号の到来時刻差から目標と信号源との距離差を算出する。その他の構成は上記実施の形態２の図３に示すものと同一又は相当部分を示すのでその説明を省略する。
【０１１４】
目標を追尾するための各種定義事項式（１）〜式（８）、式（２０）〜式（３３）については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１１５】
次に動作について説明する。
【数６７】
2006201084.tif 000069
ただし、各ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）に入力する受信信号の周波数の組み合わせは、各ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）において、それぞれ互いに異なるようにすれば良いため、上記の組み合わせ以外でも良い。
【０１１６】
【数６８】
2006201084.tif 000070
このため、このような情報の重複となるような周波数の組み合わせは取らないようにする。この制約条件から、Ｍ個の周波数がある場合、周波数の組み合わせの数及びラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）の数は最大（Ｍ−１）個となる。ここでは、式の表記を容易にするため、隣り合う番号の周波数を組み合わせるものとする。
【０１１７】
【数６９】
2006201084.tif 000071
【０１１８】
【数７０】
2006201084.tif 000072
【０１１９】
【数７１】
2006201084.tif 000073
【０１２０】
【数７２】
2006201084.tif 000074
【０１２１】
【数７３】
2006201084.tif 000075
【０１２２】
【数７４】
2006201084.tif 000076
【０１２３】
【数７５】
2006201084.tif 000077
【０１２４】
【数７６】
2006201084.tif 000078
【０１２５】
【数７７】
2006201084.tif 000079
【０１２６】
以上の処理を繰り返すことにより、目標の運動を精度良く追尾することができる。ここで、複数のラジアル速度差が同時に観測されたり、ラジアル速度差と距離差が同時に観測される場合は、前述の追尾処理を各観測値毎にシーケンシャルに行う。このとき、式（４８）及び式（４９）において、サンプリング間隔Ｔを０として予測ベクトル及び予測誤差共分散行列を算出する。また、ラジアル速度差の観測値が得られない場合や距離差の観測値が得られない場合でも、片方の観測値のみを用いて追尾の維持が可能である。なお、ここでは、各アンテナ２−１〜２−Ｍが静止している場合を想定した場合の構成を説明したが、各アンテナが異なる移動プラットホームに設置されている場合においても、通信手段によりアンテナ２の位置情報を目標に集めることが可能であれば、前述の方法で追尾処理が可能である。この場合、ＧＰＳ等を利用することにより各プラットホームの位置及び速度を推定し、補償することが必要である。
【０１２７】
以上のように、この実施の形態５によれば、速度差平滑手段２７−１〜２７−（Ｍ−１）によりラジアル速度差の観測値を直接用いて、基準の直交座標における目標の位置、速度から成る状態ベクトルを推定する構成とし、かつ、距離差平滑手段３８−１〜３８−（Ｍ−１）により距離差の観測値を直接用いて、基準の直交座標における目標の位置、速度から成る状態ベクトルを推定する構成としているため、各ラジアル速度差や各距離差の観測値が同期して得られない場合や、これらのデータに欠損がある場合でも、ラジアル速度差又は距離差の観測値が１つでも得られていれば追尾を維持することが可能であり、目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推定することができるという効果が得られる。
【０１２８】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。図７において、目標は信号源から信号を送信するアンテナ２及び信号を送信する送信手段３を備えている。また、目標追尾装置はアンテナ１−１〜１−Ｍ、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、位置算出手段３１、ゲイン算出手段３２、位置平滑手段３３、遅延回路３４及び速度補償手段５１を備えている。
【０１２９】
図７において、アンテナ１−１〜１−Ｍ、ラジアル速度差計測手段２２−１〜２２−（Ｍ−１）、距離差計測手段２３−１〜２３−（Ｍ−１）、位置・速度予測手段３０、位置算出手段３１、ゲイン算出手段３２、位置平滑手段３３及び遅延回路３４は、上記実施の形態１に示す構成と同一又は相当部分を示すのでその説明を省略する。速度補償手段５１は位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の速度の予測ベクトルを入力し、ラジアル速度差の測位方程式において目標の速度を補償する。
【０１３０】
目標を追尾するための各種定義事項式（１）〜式（８）については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１３１】
【数７８】
2006201084.tif 000080
【０１３２】
【数７９】
2006201084.tif 000081
【０１３３】
しかし、この方程式は変数が６つ（３次元位置と速度）あるため、最低でも７つ以上のアンテナ１が必要となり、安定して解を算出するためにはより多くのアンテナ１を用意する必要がある。この実施の形態６では、目標の運動を追尾維持することにより速度が得られることに着目し、上記方程式の速度に追尾結果から算出される速度の予測ベクトルを使用する。これにより、変数が３つとなり、アンテナ１の数を４つに減らすことができる。
【０１３４】
次に動作について説明する。
送信手段３は、目標に取り付けられたアンテナ２を介して電波を空間に放出する。アンテナ１−１〜１−Ｍはアンテナ２から送出された信号を受信して出力する。
【数８０】
2006201084.tif 000082
【０１３５】
【数８１】
2006201084.tif 000083
【０１３６】
速度補償手段５１は、位置・速度予測手段３０が出力する基準の直交座標における目標の速度ベクトルを入力し、入力した目標の速度ベクトルを式（８７）〜式（９０）の方程式における速度の項に代入することにより、式（８７）〜式（９０）の方程式における速度の項を補償する。
【０１３７】
【数８２】
2006201084.tif 000084
【０１３８】
【数８３】
2006201084.tif 000085
【０１３９】
【数８４】
2006201084.tif 000086
【０１４０】
【数８５】
2006201084.tif 000087
【０１４１】
以上の処理を繰り返すことにより、目標の運動を精度良く追尾することができる。ここで、ラジアル速度差が計測されない場合でも、距離差のみにより追尾の維持が可能である。なお、ここでは、各アンテナ１−１〜１−Ｍが静止している場合を想定した場合の構成を説明したが、各アンテナが異なる移動プラットホームに設置されている場合においても、通信手段により観測情報を一箇所に集めることが可能であれば、前述の方法で追尾処理が可能である。この場合、ＧＰＳ等を利用することにより各プラットホームの位置及び速度を推定し、補償することが必要である。
【０１４２】
以上のように、この実施の形態６によれば、速度補償手段５１により、目標を追尾することによって得られる速度を補償した測位方程式を使用してラジアル速度による目標位置の算出するため、同時に信号を受信するアンテナの数を４つ以下に減らすことができると共に、目標の位置や速度ベクトル等の目標の運動を安定して推定することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】この発明の実施の形態１による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】基準の直交座標における目標とアンテナの位置を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態４による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態５による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態６による目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１  アンテナ、２  アンテナ、３  送信手段、２２  ラジアル速度差計測手段、２３  距離差計測手段、２４  速度差予測手段、２５  速度差誤差変換手段、２６  速度差ゲイン算出手段、２７  速度差平滑手段、３０  位置・速度予測手段、３１  位置算出手段、３２  ゲイン算出手段、３３  位置平滑手段、３４  遅延回路、３５  距離差予測手段、３６  距離差誤差変換手段、３７  距離差ゲイン算出手段、３８  距離差平滑手段、４０  送信・受信手段、４１  通信手段Ａ、４２  通信手段Ｂ、４５  周波数計測手段、４６  ラジアル速度算出手段、４７  速度予測手段、４８  速度誤差変換手段、４９  速度ゲイン算出手段、５０  速度平滑手段、５１  速度補償手段、１００  速度差による運動諸元推定手段、１０１  位置による運動諸元推定手段、１０２  速度による運動諸元推定手段。
【図１】
2006201084.tif 000088
【図２】
2006201084.tif 000089
【図３】
2006201084.tif 000090
【図４】
2006201084.tif 000091
【図５】
2006201084.tif 000092
【図６】
2006201084.tif 000093
【図７】
2006201084.tif 000094