(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＣＬアプリケーション用の集中方式で関連付けおよび追尾するシステムおよび方法。【解決手段】検出レポートは、ターゲット追尾処理システムで受け取られる。検出レポートは、早期の処理オペレーションにおけるターゲットエコーと関連付けられたライントラックと関係がある測定値を含む。さらに、パラメータおよびオブザーバブルなどの他の情報がターゲット追尾処理システムによって受け取られる。ターゲット追尾処理システムは、検出レポート内の測定値に従って、ライントラックについてライントラック関連付け機能部およびトラックフィルタリング機能部を実施する。これらのオペレーションはまた、追尾のために、ターゲットパラメータを予測し評価する。ターゲットパラメータは、伝搬させられ、更新されたターゲットトラックから外挿され、ユーザのためにディスプレイに供給されるか、または、さらに処理を行うために、ＰＣＬシステムに戻される。【選択図】図３Ａ
2008134256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブコヒーレント探索システム内で、ターゲットに関連する測定値を有する検出レポートと関係があるターゲットトラックをフィルタリングする方法であって、
前記検出レポートについて、ターゲットの状態および状態共分散に対する補正を計算する工程、
前記補正を用いて前記ターゲットの状態および前記状態共分散を更新する工程、および
更新された前記ターゲットの状態および更新された前記状態共分散を用いて前記ターゲットトラックを伝搬させる工程
を含む方法。
【請求項２】
前記ターゲットトラックを編集する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定値に重み係数を付加する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
更新された前記ターゲットトラックについて、少なくとも１つの妥当性確認を行う工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ターゲットトラックが前記少なくとも１つの妥当性確認に失敗する時、前記ターゲットトラックを除去する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ターゲットについて、ターゲットのパラメータを推定するシステムであって、
測定値を含む検出レポートと、
前記検出レポートと関係があるライントラックをターゲットトラックに関連付けるライントラック関連付け機能部と、
前記測定値に従って、前記ターゲットトラックを伝搬させるトラックフィルタリング機能部と、
前記ターゲットトラックおよび前記測定値から前記ターゲットパラメータを計算するターゲット外挿関数と
を含むシステム。
【請求項７】
前記ライントラック関連付け機能部は、前記ライントラックについて状態ベクトルおよび共分散行列を生成する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記トラックフィルタリング機能部は、前記状態ベクトルおよび前記共分散行列を伝搬させる請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ターゲットデータ外挿機能部は、前記伝搬した状態ベクトルおよび前記伝搬した共分散行列から前記ターゲットパラメータを外挿する請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ライントラック関連付け機能部は前記ライントラックをスコアリングする請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ライントラック関連付け機能部は、前記スコアに従って、前記ライントラックを前記ターゲットトラックに割り当てる請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記スコアを生成する非線形最小二乗バッチ推定器をさらに備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ターゲットパラメータを含む出力をさらに備える請求項６に記載のシステム。
【請求項１４】
前記出力はディスプレイに送信される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記トラックフィルタリング機能部はカルマンフィルタを含む請求項６に記載のシステム。
【請求項１６】
少なくとも１つの検出レポートからのライントラックに関連付けられるターゲットトラックをトラックフィルタリングするシステムであって、
ターゲットの状態および状態共分散に対する補正を計算するフィルタであって、前記フィルタは、前記少なくとも１つの検出レポートからの測定残差および測定値の偏微分を計算する手段を用いて前記ターゲットトラックを更新する、フィルタと、
速度の大きさ成分および加速度の大きさ成分を用いて、前記更新されたターゲットトラックを確認する妥当性チェッカと
を備えるシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの検出レポートからの前記測定値を検査するアウトライヤー編集器をさらに備え、前記アウトライヤー訂正機能部は、前記検査が失敗した場合に前記ターゲットトラックを捨てる請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記測定値について、前記フィルタ内で重み係数をさらに含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ライントラックを含む複数のライントラックからなるターゲットトラックを分解する関連付け解除関数をさらに含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
特定の時間からなる期間の間、前記ターゲットトラックをコーストさせるコーストターゲット関連付け機能部をさらに含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
パッシブコヒーレント探索システム内で、ターゲットに関連する測定値を有する検出レポートと関係があるターゲットトラックをフィルタリングするシステムであって、
前記検出レポートについて、ターゲットの状態および状態共分散に対する補正を計算する手段と、
前記補正を用いて前記ターゲットの状態および前記状態共分散を更新する手段と、
前記更新されたターゲットの状態および前記更新された状態共分散を用いて前記ターゲットトラックを伝搬させる手段と
を備えるシステム。
【請求項２２】
コンピュータ可読コードを中に組み込んでいるコンピュータ使用可能媒体を備え、パッシブコヒーレント探索システム内で、ターゲットに関連する測定値を有する検出レポートと関係があるターゲットトラックをフィルタリングするためのコンピュータプログラム製品であって、
コンピュータによって実行されると、
前記検出レポートについて、ターゲットの状態および状態共分散に対する補正を計算するステップ、
前記補正を用いて前記ターゲットの状態および前記状態共分散を更新するステップ、および
更新された前記ターゲットの状態および更新された前記状態共分散を用いて前記ターゲットトラックを伝搬させるステップ
を含む複数のステップを実行させるようになっているコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
発明の分野
本発明は、パッシブコヒーレント探索（「ＰＣＬ」）レーダシステムおよび方法に関し、より詳細には、ＰＣＬレーダアプリケーションにおいて、ライントラックをターゲットに関連付け、ターゲットを追尾するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２００１年５月４日に出願された「System and Method for Central Association and Tracking for PCL Applications」と題する米国仮特許出願第６０／２８８，４９２号（参照により本明細書に援用される）の利益を主張する。
【０００３】
関連技術の説明
ＰＣＬレーダシステムは、マルチスタティックレーダシステムに代表されることできる。マルチスタティックレーダシステムは、１つまたは複数の送信機から離れた複数の受信機を有する。送信機からの放射信号は、いくつかの別個の経路を介して受信機に到達する。１つの経路は送信機から受信機への直接経路であり、他の経路は、送信機からターゲットを介して受信機までの間接経路を含むターゲット経路である可能性がある。測定値は、ターゲット経路信号の全経路長すなわち通過時間、ターゲット経路信号の到来角度、ならびに直接経路信号およびターゲット経路信号の周波数を含んでよい。ターゲットが動いている場合、ドップラー効果によって、周波数の差を検出することができる。
【０００４】
ターゲット経路信号から情報を抽出する場合、受信機において送信信号がわかっていることが望ましい。ドップラー周波数シフトを求めるのには送信周波数が望ましい。全散乱経路長を求める場合、時間または位相もまた望まれる。周波数基準は直接信号から得ることができる。送信機と受信機の間の距離が既知であれば、時間基準もまた直接信号から得ることができる。
【０００５】
マルチスタティックレーダシステムは、レーダの到達範囲内にあるターゲットの存在、ターゲットの場所、および、レーダに対する速度成分すなわちドップラーを確定することができる。ターゲット位置を探索するプロセスは、距離と到来角度を測定することを含んでもよい。受信サイトに対する距離の測定は、受信サイトでの到来角度ならびに送信機と受信機の間の距離の両方を含んでもよい。直接信号を利用できる場合、直接信号を基準信号として用いて、ドップラー周波数シフトを抽出することができる。
【０００６】
ＰＣＬレーダシステムにおいて、送信機は放射器(illuminator)として知られている。放射器は、商用周波数変調（「ＦＭ」）放送送信機および／またはリピータ、商用高品位テレビジョン（「ＨＤＴＶ」）放送送信機および／またはリピータなどを含む広帯域オポチュニティ源(sources of opportunities)であってよい。広帯域信号事前検出処理および同一チャネル干渉緩和のための技法が存在している。手法は、主放射器などの利用されるオポチュニティ源、および環境に存在する任意の他の同一チャネル信号を受信するのに用いられるアンテナアレイを含んでもよい。
【０００７】
ＰＣＬシステムは、いくつかの異なる送信機からの複数の直接信号および反射信号を受信することができる。信号は、特定され、適当なターゲットと関連付けられるはずである。さらに、いくつかのターゲットは、種々の場所での散乱信号である可能性がある。種々の信号およびそれらの測定データは、適当なターゲットと関連付けられるはずである。ターゲットが存在しない場合、ターゲットに対して、新たな追尾が実施されなければならないであろう。逆に、更新がもはや受信されない場合、古い追尾はシステムから削除されるはずである。より効率がよく、かつ当を得た測定データの関連付けによって、ＰＣＬシステムにおけるターゲット追尾が改善される可能性がある。
【０００８】
［発明の概要］
したがって、本発明はＰＣＬアプリケーションおよび信号処理を対象とする。そのため、ＰＣＬアプリケーションにおいて集中方式で関連付けしかつ追尾するシステムおよび方法が本明細書において開示される。
【０００９】
一実施形態によれば、パッシブコヒーレント探索システムのためのライントラックをターゲットに関連付ける方法が開示される。方法は、ターゲットに対応するライントラックを有する検出レポートを受信することを含む。方法はまた、ライントラックの測定値について、ターゲットの状態および状態共分散を計算することを含む。方法はまた、ターゲットの状態および状態共分散に従って、ライントラックをスコアリングすることを含む。方法はまた、スコアに従って、ライントラックをターゲットトラックに割り当てることを含む。
【００１０】
別の実施形態によれば、パッシブコヒーレント探索システム内でターゲットデータを関連付け、追尾する方法が開示される。ターゲットデータは測定値を含む。方法は、測定値から、ターゲットの状態および状態共分散を計算することを含む。方法はまた、ターゲットの状態および前記状態共分散に従って、ターゲットデータに関係があるライントラックをターゲットトラックに割り当てることを含む。方法はまた、ターゲットトラックを初期化することを含む。方法はまた、ターゲットの状態および状態共分散に従って、フィルタを初期化することを含む。方法はまた、フィルタを用いてターゲットトラックを追尾することを含む方法はまた、ターゲットトラックからターゲットデータを外挿することを含む。
【００１１】
別の実施形態によれば、パッシブコヒーレント探索システム内で、ターゲット追尾オペレーションのために、ライントラックをターゲットトラックに関連付ける方法が開示される。方法はまた、ライントラックについて、候補関連付け組み合わせ(candidate association combination)を確定することを含む。方法はまた、少なくとも１つのゲートを、候補関連付け組み合わせに適用することを含む。方法はまた、ライントラックについてターゲットの状態および状態共分散を推定することを含む。方法はまた、ターゲットの状態および状態共分散に従って、候補関連付け組み合わせについてスコアを計算することを含む。方法はまた、スコアに従ってライントラックをターゲットトラックに割り当てることを含む。
【００１２】
別の実施形態によれば、パッシブコヒーレント探索システム内で、ターゲットに関連する測定値を有する検出レポートと関係があるターゲットトラックをフィルタリングする方法が開示される。方法は、検出レポートについて、ターゲットの状態および状態共分散に対する補正を計算することを含む。方法はまた、補正を用いてターゲットの状態および状態共分散を更新することを含む。方法はまた、更新されたターゲットの状態および更新された状態共分散を用いてターゲットトラックを伝搬させることを含む。
【００１３】
別の実施形態によれば、ターゲットについて、ターゲットのパラメータを推定するシステムが開示される。システムは、測定値を含む検出レポートを含む。システムはまた、検出レポートと関係があるライントラックを、ターゲットトラックに関連付けるライントラック関連付け機能部を含む。システムはまた、測定値に従って、ターゲットトラックを伝搬させるトラックフィルタリング機能部を含む。システムはまた、ターゲットトラックおよび測定値からターゲットパラメータを計算するターゲット外挿関数を含む。
【００１４】
別の実施形態によれば、ライントラックをターゲットトラックに関連付けるシステムが開示される。ライントラックは少なくとの１つの検出レポートと関係がある。システムは、少なくとも１つの検出レポートからの測定値についてターゲットの状態および状態共分散を計算し、ライントラックについての候補関連付け組み合わせをスコアリングする非線形最小二乗バッチ推定器を含む。システムはまた、候補関連付け組み合わせについてのスコアに従って、ライントラックを割り当てるライントラック割り当て機能部を含む。
【００１５】
別の実施形態によれば、ターゲットトラックをトラックフィルタリングするシステムが開示される。ターゲットトラックは少なくとも１つの検出レポートからのライントラックに関連付けられる。システムは、ターゲットの状態および状態共分散に対する補正を計算して、検出レポートからの測定残差(residual)および測定値の部分微分を計算する手段を用いてターゲットトラックを更新するようにするフィルタを含む。システムはまた、速度の大きさ成分および加速度の大きさ成分を用いて、更新されたターゲットトラックを確認する妥当性確認関数を含む。
【００１６】
本発明の付加的な特徴および利点は次に続く開示に記載されるであろう。そして、本発明の付加的な特徴および利点は、一部は開示から明らかとなるであろう、すなわち、本発明の実施によって知ることができる。本発明の目的および他の利点は、書面の説明およびその特許請求の範囲ならびに添付図面において特に明らかにされた構造によって、認識され、得られるであろう。
【００１７】
本発明をさらに理解できるようにするために含められ、本明細書の一部に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、その説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１８】
［好適な実施形態の詳細な説明］
ここで、本発明の好ましい実施形態に対し詳細にわたって参照を行うが、実施形態の例は添付図面に示す。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態による、レーダシステム、ターゲットおよび送信機のブロック図を示す。レーダ検出システム１０は、複数の送信機１１０、１１２、および１１４を用いて、１つまたは複数の対象のターゲット１５０を追尾するＰＣＬシステム１００を含む。ＰＣＬシステム１００は、同一系統のマルチスタティック広域ターゲット監視センサを表す。ＰＣＬシステム１００は、往々にして、他の目的で動作することができるオポチュニティ源からの、連続波（「ＣＷ」）電磁エネルギーを利用する。オポチュニティ源は、テレビジョン放送局およびＦＭラジオ局を含んでもよい。ＰＣＬシステム１００は、オポチュニティ源１１０、１１２、および１１４としても知られている、複数の統制されていない送信機からの送波(transmission)を受信できるのが好ましい。統制されていない送信機は、受信機の直接の制御下にはない送信機に属する。より好ましくは、送信機１１０、１１２、および１１４は、商用ＦＭ放送送信機および／またはリピータ、ならびに、商用ＨＤＴＶ  ＴＶ放送送信機および／またはリピータを含む広帯域オポチュニティ源であってよい。しかし、送信機１１０、１１２、および１１４は、これらのオポチュニティ源に限定されず、統制されていない信号を送信する、任意のデバイス、システムまたは手段を含んでよい。
【００２０】
送信機１１０、１１２、および１１４は、広帯域電磁エネルギー送波を全方向に送信することができる。これらの送波のいくつかは、１つまたは複数の対象のターゲット１５０によって反射され、ＰＣＬシステム１００によって受信される。たとえば、反射した送波１３０は、ターゲット１５０によって反射され、ＰＣＬシステム１００によって受信される場合がある。さらに、送信機１１４に関して、基準送波１４０は、ＰＣＬシステム１００によって直接受信される。ＰＣＬシステム１００は、基準送波１４０と反射した送波１３０を比較して、１つまたは複数の対象のターゲット１５０についての位置情報が求められる。基準送波１４０は直接経路信号としても知られている。反射した送波１３０はまたターゲット経路信号としても知られている。位置情報は、到達時間差（「ＴＤＯＡ」）、到達周波数差（「ＦＤＯＡ」）、および到来角度（「ＡＯＡ」）を求めることによる、場所、速度、および加速度を含むターゲット１５０の位置に関する任意の情報を含んでもよい。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態による、パッシブコヒーレント探索システムのブロック図を示す。ＰＣＬシステム１００は、アンテナサブシステム２００、アナログ−デジタル変換器（「ＡＤＣ」）サブシステム２２０、処理サブシステム２４０、および出力デバイス２６０を含む。アンテナサブシステム２００は、少なくとも１つのアンテナによって、図１の反射した送波１３０および基準送波１４０を含む電磁エネルギー送波を受信する。アンテナサブシステム２００はアンテナアレイであるのが好ましい。ＡＤＣサブシステム２２０は、その入力部でアンテナサブシステム２００の信号出力を受け取り、あるサンプリングレートで信号をサンプリングし、各サンプリング区間におけるアナログ信号についての大きさを用いてデジタル波形を形成することによって、デジタルの信号サンプルを出力する。処理サブシステム２４０は、アセンブリサブシステム２２０の出力を受け取り、測定データ、追尾、ターゲットの更新などのために信号を処理する。出力デバイス２６０は、処理結果を受け取り、処理サブシステム２４０の出力を表示する。
【００２２】
図３Ａは、本発明の実施形態による、ＰＣＬシステム内で、集中方式でターゲットを関連付け、追尾するシステムを示す。ターゲット追尾処理システム３００は、入力を受け取り、ディスプレイ３４４および付加的なＰＣＬ信号処理関数３４６に出力を生成することによって、ＰＣＬアプリケーションに対して集中方式での関連付けおよび追尾を可能にする。ターゲット追尾処理システム３００は、少なくとも１つの送信機によって検出されたターゲットについての位置、速度、および加速度を評価する。位置は、所定の制約下では３次元であってもよい。
【００２３】
ターゲット追尾処理システム３００は、ライントラッカからの検出ブロック３０２の流れを受け取ることができる。検出ブロック３０２は、ライントラック識別番号、放射器識別、および検出時間によって特定される検出レポートを含むことができる。さらに、各検出レポートは、ライントラックのステータスを指定する状態パラメータを含むことができる。入力もまたパラメータ３０４を含んでよい。パラメータ３０４を用いて、ターゲットトラックが初期化される。パラメータ３０４は、以下の表１に開示する入力パラメータを含んでよい。表１の入力パラメータは、ターゲット追尾処理システム３００によって処理されるべき各受信機および各放射器を指定することができる。
【００２４】
【表１】
2008134256.tif 000003
【００２５】
ターゲット追尾処理システム３００は出力３４２を生成する。出力３４２は、現在のコヒーレントな処理区間についてのターゲットデータブロックの流れである。出力３４２はディスプレイ３４４によって受け取られ得る。ディスプレイ３４４は、ターゲットをユーザに対して表示するために、表示ソフトウェアおよび関連するハードウェアを含んでよい。さらに、出力３４２は、ＰＣＬ信号処理関数３４６によって受け取られることができ、ＰＣＬ信号処理関数３４６は、出力３４２をＰＣＬ信号処理チェーンの初段の要素にフィードバックする。ＰＣＬ信号処理関数３４６は、検出および特徴抽出のために、出力３４２を処理要素に供給するのが好ましい。表２は、出力３４２の各ターゲットデータブロックについての出力パラメータの好ましいリストを開示している。
【００２６】
【表２】
2008134256.tif 000004
【００２７】
図示するように、ターゲット追尾処理システム３００は３つの関数を備える。ライントラック関連付け機能部３２０は、全てのライントラック−ターゲットトラック割り当てを行い、全ての新しいターゲットトラックの初期化および許可される場合には存在するトラックの再初期化を操作し、矛盾を生じるようになった(become inconsistent)割り当てを解消することによって、割り当ての品質を監視する。トラックフィルタリング機能部３３０は、拡張カルマンフィルタを利用して、各ターゲットの位置、速度、および加速度を２次元で、または、全ての条件が合えば３次元で、追尾するようにする。トラックフィルタリング機能部３３０の初期状態および共分散は、ライントラック関連付け機能部３２０によって初期化されることができる。トラックフィルタリング機能部３３０は、測定値を取り込んでいる各トラックを伝搬させ、トラックが確実に妥当なままでいるようにライントラック関連付け機能部を監視する。ライントラック関連付け機能部３２０およびトラックフィルタリング機能部３３０は両方ともより詳細に以下で述べられる。
【００２８】
ターゲットデータ外挿機能部３４０は、ターゲット追尾処理システム３００からディスプレイ３４４に対して要求されるターゲットデータを計算する。ターゲットデータ外挿機能部３４０は、各ターゲットについて信号を生成する。位置（「Ｔ」）および速度（「Ｔ2」）の状態ベクトルを用いて、出力３４２におけるパラメータが計算される。受信機の位置（「Ｒ」）および速度（「Ｒ2」）についての状態ベクトルもまた用いられる。各ベクトルは、個々の座標を表す３つの変数を有することができる。たとえば、ターゲット位置ベクトルは、Ｔ＝［ｘT、ｙT、ｚT］として表すことができるが、ターゲット速度はＴ2＝［ｘT2、ｙT2、ｚT2］として表すことができる。ターゲットおよび受信機位置探索は、以下に記載するＥａｓｔ−Ｎｏｒｔｈ−Ｕｐ（「ＥＮＵ」）座標系で記述することができる。ＥＮＵ座標系におけるＵｐ座標は、天頂、すなわち接平面がＥａｓｔおよびＮｏｒｔｈ座標を含むような局所接平面に対する法線として定義されることができる。
【００２９】
ターゲットを追尾する時、２つのタイプの状態ベクトルおよび関連する共分散を用いることができる。第１は、ターゲットが更新を受け取るたびに生成される更新した状態ベクトルである。第２は、各コヒーレント処理区間について計算された外挿したターゲット軌跡である伝搬した状態ベクトルである。伝搬した状態ベクトルおよび共分散は、以下の表３に開示されている計算に用いられる状態ベクトルのタイプであってよい。ライントラック関連付け機能部３２０およびトラックフィルタリング機能部３３０は、ターゲットデータ外挿機能部３４０において用いられる状態ベクトルおよび共分散についての値または更新を決め(establish)ようとする。
【００３０】
【表３】
2008134256.tif 000005
【００３１】
ライントラック関連付け機能部３２０を実施する前に、所定の値および付加的なパラメータが計算されなければならない。ターゲットデータを求める時、これらの値およびその関連するアルゴリズムが、ターゲット追尾処理システム３００によって用いられることができる。ターゲット追尾処理システム３００の関数のうちの任意の関数によって値が用いられることがでできる。最初に、基準フレーム３１０が計算され得る。ターゲット追尾処理システム３００は、３つの主基準フレーム間での操作を要求する可能性がある。開示した基準フレームおよびフレーム間での変換(conversion)は、以下の開示において、基準フレーム３１０に関して言及されるであろう。以下の議論では、基準フレーム３１０および座標系変換(transformation)を開示する。
【００３２】
地球中心、地球固定(Earth Centered, Fixed)（「ＥＣＦ」）基準フレームは、地球の地理的中心で画定されるデカルト基準フレームである。赤道は、主軸がグリニッジ子午線を指した状態で、座標系の主平面を画定することができる。ＥＣＦフレームは、自転する地球に取り付けられる。しかし、ターゲット追尾処理システム３００において、全ての地球の自転の影響を無視することができる。
【００３３】
測地（「ＧＥＯ」）座標系は、基準楕円に対する地球表面上での場所(location)を定義する。基準楕円は、平均海面に一番よく合う回転楕円体であると考えられ得る。ターゲット追尾処理システム３００は、パラメータ間の関係と共に、以下の表４に開示されている値を用いることができる。
【００３４】
【表４】
2008134256.tif 000006
【００３５】
局所正接（「ＥＮＵ」）基準フレームは、基準楕円上の地点で画定されるデカルト基準フレームである。局所接平面は、主軸が局所Ｅａｓｔ方向を指した状態で、座標系の主平面を画定する。乗り物(vehicle)外挿およびカルマンフィルタリングを含むターゲットトラック処理用の全てのターゲット追尾およびライントラック関連付け機能部は、受信機の局所正接フレームにおいて実行される。ターゲット追尾処理システム３００は、２次元または３次元で関数を実行することができる。
【００３６】
２次元ターゲットトラックの場合、ターゲット追尾処理システム３００は、水平直線飛行(straight and level flight)によって一定速度を取り込むことができる。水平直線飛行条件は、地球の表面に従い、受信機の正接平面には従わない。したがって、位置および速度の垂直成分は、地球の曲率について補正されることができる。
【００３７】
状態ダイナミックス３０８は、ターゲット状態ベクトル、共分散行列、および状態ダイナミックスに対するモデルを開示することができる。状態ダイナミックス３０８によって開示されるモデルは、受信機のＥＮＵ局所基準フレームにおけるＥａｓｔ成分、Ｎｏｒｔｈ成分、およびＵｐ成分について定義されることができる。２次元追尾の場合、ターゲットには、そのトラックの持続期間にわたって地球の曲率が補正されることができる指定の高度(altitude)が与えられる。ターゲット乗り物状態ダイナミックス３０８は、指数関数的に相関した加速度運動モデルを取り入れる。
【００３８】
ターゲットの状態には、状態値の不確定性を反映するターゲット状態共分散行列が関連する。共分散行列の対角値は状態値の分散を表す。非対角要素は状態間の相関を反映する。指数関数的に相関した加速度モデルの影響は、状態共分散の外挿に含まれるはずである。共分散行列は、状態遷移行列およびプロセス雑音行列を用いて、所定時間の間伝搬される。
【００３９】
オブザーバブル３０６は、ターゲットの状態(target's state)を初期化し、更新するのに用いられる測定オブザーバブルである。本明細書で開示されるオブザーバブルは、ＰＣＬ信号処理において、各コヒーレント処理区間について早い時期に計算されることができる。オブザーバブルは、検出および特徴抽出中に計算されるのが好ましい。オブザーバブル３０６は、各オブザーバブルについて、ターゲットの状態に対して観測の部分微分を計算することに関係する可能性がある。ターゲット追尾処理システム３００のライントラック関連付け機能部３２０およびトラックフィルタリング機能部３３０の間、部分微分が用いられる。図３Ｂは、本発明の実施形態によるバイスタティック時間遅延およびバイスタティックドップラーを計算する時に用いられる幾何学的形状の概観を示す。
【００４０】
オブザーバブル３０６のバイスタティック時間遅延は、間接経路と直接経路に沿った放射器と受信機の間の移動(travel)時間の差を反映する。以下の式
ｔd＝１／ｃ（ｄ1＋ｄR−ｄD）
に従い、ここで、ｃは光速であり、オブジェクト間の距離は内積の平方根、すなわち、
【数１】
2008134256.tif 000007
として表される。状態推定には、ターゲットの状態ｘTに対する部分微分の計算が要求される。
ターゲットの状態に対するレンジ(range)式の部分微分は、
∂ｄI／∂ｘT＝ｒI／ｄI
∂ｄR／∂ｘT＝ｒR／ｄR
∂ｄD／∂ｘT＝０
となる。ターゲットの状態に対するバイスタティック時間遅延測定の部分微分についての式は、
【数２】
2008134256.tif 000008
である。
【００４１】
オブザーバブル３０６のバイスタティクドップラーは、観測信号と放射器からの送信信号の間の周波数変化を反映する。測定には、放射器、受信機、およびターゲットの位置と速度が要求される可能性がある。このように、本発明の実施形態は、飛行プラットフォームまたは海洋航行船舶などの、移動送信機および受信機を利用することができる。したがって、式
ｆｄ＝−１／λ×∂（ｄI＋ｄR）／∂ｔ
に従う。ここで、λは放射器の送信波長であり、放射器−ターゲットおよび受信機−ターゲットのレンジは上で定義されている。レンジ（「レンジレート」）式の時間に関する導関数は、
【００４２】
【数３】
2008134256.tif 000009
【００４３】
であり、ドップラーについての式
【００４４】
【数４】
2008134256.tif 000010
【００４５】
が得られる。状態推定には、ターゲットの状態ｘTに対する部分微分の計算が要求され得る。ターゲットの状態に対するレンジレート式の部分微分は、
【００４６】
【数５】
2008134256.tif 000011
【００４７】
である。ターゲットの状態に対するバイスタティックドップラー測定の部分微分についての式は、
【００４８】
【数６】
2008134256.tif 000012
【００４９】
である。
【００５０】
テレビジョン放射器の場合、ドップラーは、ターゲットのエコーと放射器搬送波の周波数測定値から作成される可能性がある。ライントラックにおけるターゲットエコーの戻りに対応する放射器があいまいではないため、作成されたドップラー測定値は、ライントラック関連付け機能部３２０において分解されるという仮定と関連付けられる。仮定について構成されたドップラーは、
ｆd＝ｆr−（ｆc）r＝（ｆ−ｆLO）−（ｆc−ｆLO）
で与えられる。ここで、ｆLOは発信器の周波数（「Ｈｚ」）であり、ｆcは搬送波周波数であり、下つき添え字「ｒ」は局部発信器に対する周波数を示す。
【００５１】
入ってくる信号の到来角度は、図３Ｃに示すように、アンテナの本体固定フレームにおいて角度θで示される。ターゲット追尾処理システム３００にレポートされるボアサイトからずれた（off-boresight：オフボアサイト）角度は、到来角度の余角、すなわちθob＝θ−（π／２）である。到来角度の計算には、ターゲットの位置およびアンテナアレイの左手軸の向き、すなわち、
【数７】
2008134256.tif 000013
が要求される。ここで、ｌｈは左手軸の単位ベクトルである。状態推定には、ターゲットの状態ｘTに対する部分微分の計算が要求され得る。ターゲットの状態に対する到来角度の式の部分微分は、
∂θ／∂ｘT＝１／（ｄRｓｉｎθ）×〔ｃｏｓθ×（ｘR／ｄR）−ｌｈ〕
である。
【００５２】
オブザーバブル３０６のバイスタティック時間遅延、バイスタティックドップラー、および到来角度は、図１および２を参照して開示した時間遅延、ドップラー、および到来角度と関係がある。しかし、ターゲット追尾処理システム３００は、以下で開示するように、これらの値を用いる。状態式および部分微分は、ベクトルを更新し、伝搬させるためにターゲット追尾処理システム３００によって用いられ、したがって、図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃを参照して開示されている。
【００５３】
図４は、本発明の実施形態によるライントラック関連付け機能部を示す。図４は、図３のライントラック関連付け機能部３２０と関係があるライントラック関連付け機能部４００を示す。ライントラック関連付け機能部４００は、ライントラック関連付け機能部３２０の好ましい実施形態を開示する。しかし、ライントラック関連付け機能部３２０は、図４で開示される実施形態に限定されない。ライントラック関連付け機能部４００は、全てのライントラック−ターゲットトラックの割り当てを行い、全ての新しいターゲットトラックの初期化および許可があれば存在するトラックの再初期化を操作し、矛盾を生じるようになった割り当てを解消することによって、割り当ての品質を監視しようとする。ゲーティングオペレーションを用いて、ライントラック関連付け機能部４００がスコアリングおよび評価する候補割り当ての数を減らすようにすることができる。ゲートを通過する候補割り当ては、スコアリングされ、スコアに基づいて割り当てを行う割り当てアルゴリズムへの入力として供給される。トラックフィルタリング機能部３３０における時刻ｔにおけるカルマンフィルタ測定更新の前に、現在時刻ｔにて、割り当てアルゴリズムが適用される。
【００５４】
ライントラック関連付けの前に、より効率的な方法でライントラックを処理するための所定の条件が満たされる可能性がある。変調ライン試験機能部４０４はライントラック４０２を受け取る。全てのＦＭライントラックは、ライントラック４０２がライントラック関連付け処理を受けることができる前に、この試験を通らなければならない。変調ライン試験機能部４０４は、ライントラック４０２のライントラックがブレード(blade)変調ラインによって生成されたかを判断し、そうであれば、ライントラック関連付けにおいてライントラックの使用を止めるようにする。ブレード変調ラインは、航空機または乗り物のロータブレードと関連付けられることができ、当業者には知られている可能性がある。変調ライン試験機能部４０４は、集積したドップラーからおよび遅延差から得られるデルタ遅延(delta-delay)時系列(time-series)を見る。ライントラック４０２のライントラックが、本体の運動によるドップラーに対するドップラーシフトを特徴とする変調ラインである場合、２つのデルタ遅延系列の間の差は、線形のランオフ(runoff)すなわち傾斜を持って生じる(evolve)可能性がある。傾斜を検出することによって、ブレード変調ライントラックが特定され、さらなるライントラック関連付けオペレーションから除去されることができる。
【００５５】
バッファ４０６は、変調ライン試験後にライントラック４０２の検出レポートをバッファリングすることができる。バッファ４０６は、一意の各ライントラックについて関連付けされる検出レポート用の先入れ先出しバッファであるのが好ましい。バッファ４０６は、検出レポートの最小数、すなわちＮBFがバッファ４０６に蓄積されている(accumulate)場合に、検出レポートに対して、ライントラックに「ライントラック関連付けに利用可能である」とマークを付けることができる。後続のライントラック関連付けオペレーションにおいて、ライントラック関連付け機能部４００は、さらに処理されるためにマークが付けられたライントラックを考察することができる。バッファ４０６用の待ち行列のサイズは、ＮBFと無関係であってよいが、サイズはＮBF以上であることが好ましい。以下に開示するように、ライントラック関連付け機能部４００のスコアリング計算において、バッファ４０６用の待ち行列のライントラック４０２の検出レポートの全てを用いることができる。テレビジョン信号の場合、好ましいバッファサイズは１．５ＮBFである。
【００５６】
ライントラックの状態が待ち行列内で１〜３である場合、ライントラック４０２の検出レポートをバッファ４０６に付加することができる。ライントラックの状態は、特定のライントラックと関係があるバッファ４０６の検出レポートの数と関係がある。ライントラック状態４に達した時、ライントラック停止が行われる(enacted)。バッファ４０６は、所定の管理維持(housekeeping)オペレーションを行って、現在アクティブな任意のターゲットトラックとの関連付けを除去し、さらにライントラックの関連付けオペレーションを行うためにライントラックがバッファ４０６から除去された結果として、ターゲットトラックに関連付けされるライントラックが残っていない場合、対応するターゲットトラックの状態を「コースト」状態に設定するようにする。
【００５７】
ライントラック関連付け機能部４００は、変調検査およびバファリング後に、指定された候補関連付け組み合わせ（「ＣＡＣ」）を考察することができる。たとえば、３つのタイプのＣＡＣがあり得る。第１のＣＡＣは、ライントラックｊを有する現在トラックＩ、すなわちＴＬ（Ｉ，ｊ）であり得る。第２のＣＡＣは、ライントラックＩおよびｊからの新しいトラック、すなわちＬＬ（Ｉ，ｊ）であり得る。第３のＣＡＣは、ライントラックＩからの新しいトラック、すなわちＬ（ｉ）であり得る。ライントラック関連付け機能部４００内における処理は、ライントラック関連付けに利用可能であるとマークを付けられており、ターゲットトラックに現在のところ割り当てられていないか、または、これまで他のライントラック割り当てをどれも受けたことがないターゲットトラックに割り当てられており、現在検出レポートを有しているライントラックに制限されることができる。さらに、ライントラック関連付けオペレーションは、テレビジョン放射器についてのＴＬ（Ｉ，ｊ）タイプに対するリンクなどの、ＴＤＯＡ測定値を有するリンクからの未割り当てのライントラックに制限されることができる。ライントラック処理は、ライントラック関連付け機能部４００内の関数を最適化することに制限されることができる。しかし、これらの制限は実施されない場合があり、全てのライントラックが、ライントラック関連付け処理に関して考察される場合がある。さらに、付加的な、または異なる制約がライントラックに適用されて、ライントラック関連付けオペレーションを最適化することができる。
【００５８】
ライントラック関連付け機能部４００を通して３つの経路を実施することができる。これらの「経路」は、ゲーティング、スコアリング、および未割り当てのＦＭライントラックを用いた割り当てを含んでよい。第１の経路において、ＴＬ（Ｉ，ｊ）の組み合わせを処理することができる。この経路の最後に、この経路の間に割り当てられたライントラックは、さらなる考察から除去されることができる。第２の経路において、ライントラック関連付け機能部４００によって、ＬＬ（Ｉ，ｊ）の組み合わせを処理することができる。この経路の最後に、この経路の間に割り当てられたライントラックは、さらなる考察から除去されることができる。第３の経路において、残りのＬ（ｉ）ＣＡＣを処理することができる。第４の経路が作られて、新たに更新したＴＬ（Ｉ，ｊ）の組み合わせを処理することができるが、この時、テレビジョン放射器と関係がある未割り当てのライントラックなどの、ＴＤＯＡ測定値のない未割り当てのライントラックが考察される。ライントラック関連付け機能部４００内でのゲーティング、スコアリング、割り当て、および新しいトラックの初期化アルゴリズムは、以下で詳細に述べられる。
【００５９】
テレビジョン無線周波数チャネルによって周波数ライントラックに関連付けされた放射器が、複数のテレビジョン放射器が特定された時には常にあいまいであると考えられるライントラックを、テレビジョン周波数ライントラック仮定試験機能部４０８は分解する(resolve)ことができる。このシナリオを操作するために、各周波数ライントラックは、特定されたテレビジョン放射器のそれぞれについて放射器の仮定（an illuminator hypothesis）と関連付けられることができる。特定の放射器の下でのライントラックが存在するターゲットとうまく関連付けられた時には、あいまいさが解消されると考えられる。ＴＬ（Ｉ，ｊ）の組み合わせのみが考察されるのが好ましい。こういう場合が生ずると、送信機識別フィールドはライントラックに関連する全ての検出レポートにおいて更新されることができる。
【００６０】
仮定は、仮定に関連する放射器の場所および搬送波周波数によって決まる必要があるため、各仮定についてレンジレート測定値を構成することができる。構成は以下の通りであり得る。ｎ＝（ｔｉｄ，ｒｉｄ）を、送信機ノード「ｔｉｄ」および受信機ノード「ｒｉｄ」を指すリンクインデックスであるとする。仮定ｎの下で、時刻ｔkでのターゲットＴiおよびテレビジョン周波数ライントラックＬjなどの、特定のＴＬ（Ｉ，ｊ）を考察することができる。この仮定の場合、ライントラックについての構成されたレンジレート測定値およびターゲットについての予測されるレンジレート測定値は、
【００６１】
【数８】
2008134256.tif 000014
【００６２】
で与えられる。ここで、（ｆr）jは、ライントラックｊからの相対周波数測定値であり、（ｆr,c）nは、仮定ｎの下での搬送波の相対周波数であり、ＸＸは、ターゲット「Ｉ」についての速度ベクトルであり、
【数９】
2008134256.tif 000015
は、仮定ｎの下でのターゲットＩと関連するバイスタティックベクトルである。バイスタティックベクトル
【数１０】
2008134256.tif 000016
は、受信機からターゲットおよび放射器からターゲットを指す(pointing from receiver-to-target and illuminator-to-target)単位ベクトルの和として定義されることができる。この仮定では、関連付けられた搬送波ライントラックが、搬送波について相対周波数測定値を有することを要求される可能性がある。残差測定値は、
【数１１】
2008134256.tif 000017
として定義されることができる。ゲーティング検査は、この残差測定値および以下で述べられるその関連付けされた共分散行列Ｓに適用されることができる。
【００６３】
ゲート４１０は、スコアリング前に適用されて、ありそうもないＣＡＣを、さらなる処理から排除することができる。ゲート４１０は、ライントラック関連付け機能部４００への処理負荷を減らそうとする。ゲート４１０のゲーティングができなかった任意のＣＡＣは、最初のオポチュニティで除去されて、処理効率を増し、無関係なライントラック処理を減らすことができる。ゲート４１０は、スコアリング前ゲートとして知られている。ゲート４１０は、ＣＡＣにおいて、任意のリンクからせいぜい１つのライントラックを可能にするラインゲートを含んでよい。ゲート４１０のリンクゲートは、ライントラック関連付けオペレーションの現在経路の間に、共通リンクからの複数のライントラックを有するＣＡＣを、さらなる処理から除去することができる。
【００６４】
ゲート４１０はまた、ＴＬ（Ｉ，ｊ）経路について、正規化イノベーション二乗ゲートを適用する正規化イノベーション二乗ゲートを含むことができる。ゲート４１０の正規化イノベーション二乗ゲートは、ライントラックを通過させるための計算において、Ｔ（ｉ）の２次元状態ベクトルと共分散ならびにＬ（ｊ）についてバッファリングされた検出レポートの測定値データを利用することができる。ゲート４１０の正規化イノベーション二乗ゲートは、ライントラックを評価する時に、以下のステップを取り入れることができる。最初に、ドップラー残差すなわちｙ、およびドップラー部分微分すなわちＨが、上述したようにライントラックについて計算されることができる。次に、測定値予測共分散行列Ｓは、
【００６５】
【数１２】
2008134256.tif 000018
【００６６】
として計算されることができる。ここで、
【数１３】
2008134256.tif 000019
は、存在するターゲットからの事前の２次元状態共分散であり、Ｈは、ライントラックについての測定値部分行列であり、Ｒは、ライントラックについての測定雑音行列である。次に、正規化イノベーションを二乗したεが計算され、以下のゲーティング判定基準
ε＝ｙTＳ-1ｙ＜γ
が適用される。ここで、γは、対象の測定値タイプをゲーティングするために用いられるために二乗されたシグマの構成可能な数である。これらのステップは、時間遅延ドップラーシフト、および、もし利用できるのであれば、ボアサイトからずれた角度について、繰り返されることができる。
【００６７】
ゲート４１０は、２次元位置ウェッジゲートを含むことができる。ゲート４１０の２次元位置ウェッジゲートは、バイスタティックレンジおよびボアサイトをはずれた測定値を有するＬＬ（Ｉ，ｊ）の組み合わせに適用されることができる。ウェジゲート経路判定基準は、
｜θi−θj｜≦ηθ
｜Ｒi−Ｒj｜≦ηR
である。ここで、Ｒ＝．５ｒb（ｒb＋２Ｒd）／（ｒd＋（１−ｃｏｓγ）Ｒd）であり、θは、円錐到来角度測定値であり、Ｒは、ターゲットから受信機への散乱信号レンジであり、Ｒdは、放射器からターゲットまでの直接経路であり、γは、受信機からターゲットへの射線と受信機から放射器への射線の間の角度であり、ｒbは、バイスタティックレンジ測定値である。ゲート４１０のゲーティング検査は、Ｌ（ｉ）およびＬ（ｊ）の両方に共通する時間区間にわたる、バイスタティックレンジおよび角度測定値の平均を用いることができ、ここで、Ｌ（ｉ）およびＬ（ｊ）はライントラックである。
【００６８】
ゲート４１０の適用後に、スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２は、バッチ非線形最小二乗（「ＮＬＳ」）オペレーションを用いて２次元ターゲットトラックを初期化することができ、バッチ適合に基づいてスコアを計算する。スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２は、呼ぶことのできる(callable)モジュールである。スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２のオペレーションは、１つまたは複数のライントラックからのバッファリングされた検出レポートに基づいて初期状態ベクトルおよび共分散行列を推定する。スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２は、２つのサービスを実施することができる。スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２は、ＣＡＣについてのスコアを計算し、また、トラック初期化データを提供することができる。トラック初期化データは、新しいトラックが形成されるか、または、古いトラックが再初期化される時に用いられることができる。
【００６９】
スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２は、ＮＬＳバッチ推定器４１４を取り入れて、テレビジョンライントラックと存在するターゲットトラックとの提案された関連付けについて、スコア「ｓ」を計算するようにする。ＮＬＳバッチ推定器４１４は、１つまたは複数のライントラックの、バッファ４０６内の検出レポートからの測定値について、ターゲットの状態および状態共分散を計算する。これらの計算は、トラックフィルタリング機能部３３０に転送されることができる。ＮＬＳバッチ推定器４１４はまた、ＮＬＳアルゴリズムを用いてスコアを計算する。ＮＬＳバッチ推定器４１４は、スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２内に取り込まれるのが好ましい。スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２およびＮＬＳバッチ推定器４１４のオペレーションおよび機能は、図６を参照して、以下により詳細に述べられる。
【００７０】
スコアリング後、ゲート４１６を適用することができる。ゲート４１６は、スコアリング後ゲートとして知られている。スコアリング後ゲートは、ユーザが供給した閾値に対して正規化されたカイ二乗スコアを検査することができる。ゲート４１６は、ゲート判定基準、すなわちｓ≦εncsを満たさないスコアを有するＣＡＣを破棄することができる。ゲート４１６の第２の検査では、テレビジョンライントラックの存在するターゲットトラックへの近似性を考察することができる。平均二乗距離が、構成可能なＲＭＳ関連付けゲートの二乗より小さい、すなわち、ｓ2＜η2rmsagである場合、この検査が通る。この試験が通らない場合、適合が打ち切られ、提案された関連付けが排除される。したがって、ゲート４１６は、ユーザが指定したスコアリング判定基準を満たさないライントラック関連付けを除去することによって、ライントラック関連付け機能部４００のライントラック関連付けオペレーションをさらに最適化することができる。
【００７１】
スコアリングおよびトラック初期化機能部４１２における、単一リンクの新しいターゲットの初期化後に、トラック初期化確認機能部４１８は、正規化されたカイ二乗スコアが関係ｓ≦εNCS_SNGLを満たしていることを確認することができる。確認が失敗である場合、新しいターゲットトラックを削除し、次のコヒーレント処理区間で初期化を試みることができるように、関連付けされたライントラックを次に渡すことができる。１つから２つのＦＭリンクの状態再初期化の場合、初期化確認機能部４１８によって、速度の大きさおよび加速度の大きさは、関係
【００７２】
【数１４】
2008134256.tif 000020
【００７３】
を満たすことが保証される。ここで、
【数１５】
2008134256.tif 000021
であり、
【数１６】
2008134256.tif 000022
であり、γvel、γaccは、それぞれ、ターゲットの速度閾値および加速度閾値である。初期化確認機能部４１８のいずれの確認も失敗である場合、新しいターゲットトラックは削除することができ、次のコヒーレント処理区間更新で初期化を試みることができるように、関連付けされたライントラックを次に渡すことができる。
【００７４】
ライントラック割り当て機能部４２０は、タイプごとに(by type)順次、割り当てアルゴリズムをＣＡＣに適用することができる。以下の順序、すなわち、ＴＬ（Ｉ，ｊ）、ＬＬ（Ｉ，ｊ）およびＬ（ｉ）を実施することができるのが好ましい。ＣＡＣリストは、ゲート４１０およびゲート４１６などの全てのゲートを通過したものを含む。アルゴリズムは、以下に記載する順序を有してよい。第１に、ライントラック割り当て機能部４２０は、初期化確認機能部４１８からの許容されるＣＡＣのリストの中で最も低いスコアを有するＣＡＣが指示する割り当てを行うことができる。第２に、ライントラック割り当て機能部４２０は、先に割り当てたライントラックの１つまたは複数を利用するか、または先に行った新しい割り当てのためにリンクゲートに違反するであろうＣＡＣを、リストから除去することができる。第３に、ライントラック割り当て機能部４２０は、リスト上の全てのライントラックが割り当てられるまで、第１および第２の開示されたステップを繰り返すことができる。割り当てられたライントラック４２４を生成するこれらのステップ実行する時に、好ましい順序をたどることができる。それゆえ、割り当てられたライントラック４２４は、ライントラック関連付け機能部４００から出力されることができる。
【００７５】
したがって、要約すると、ライントラック関連付け機能部４００は、ＣＡＣを用いて、ライントラックをゲーティングし、スコアリングし、割り当てる。ゲーティングオペレーションは、不要な処理または誤りを生ずる可能性のあるライントラックを除去しようとする。ライントラック関連付け機能部４００は、ＮＬＳバッチ推定器４１４を用いて各ＣＡＣをスコアリングする。スコアを用いて、ライントラック関連付け機能部４００は、ライントラックを適当に割り当てる。最も低いスコアを有するＣＡＣが最初に割り当てられるのが好ましい。
【００７６】
図５は、本発明の実施形態により、ライントラック関連付けオペレーションの前にライントラックを前処理するためのフローチャートを示す。ステップ５０２は、変調ライン試験を行なうことによって実行される。このステップによって、調査下の(under scrutiny)ライントラックが、プロペラなどのブレード変調ラインによって生成されるかが判断される。検査によって、集積したドップラーおよび遅延差から得られたデルタ遅延時系列履歴が発展して線形ランオフになるかが判断され得る。ステップ５０４は、上述したように、ライントラックが、プロペラなどのブレード変調ラインによって生成されるかを判断することによって実行される。イエスであれば、ステップ５０６が、ライントラックを除去することによって実行される。イエスであれば、ステップ５０８が、先入れ先出し待ち行列において、ライントラックについての検出レポートをバッファリングすることによって実行される。ステップ５１０は、ライントラック関連付けオペレーションに利用可能な、バッファ内のライントラックをマーク付けすることによって実行される。
【００７７】
図６は、本発明の別の実施形態によるライントラック関連付けオペレーションについてのフローチャートを示す。図６を参照して開示されるオペレーションおよびステップは、図４で開示した特徴と関係がある場合がある。ステップ６０２は、関連付けオペレーションのために適当なライントラックを選択することによって実行される。ライントラックは、バッファ４０６などのバッファを通過後、ライントラック関連付けに利用可能であるとしてマークを付けられることができる。ライントラック関連付けに利用可能であるとマークを付けられているライントラックは、変調ライン試験などの指定された判定基準をすでに満たしているのが好ましい。他の判定基準は、ターゲットトラックに割り当てられていないこと、または、他のライントラック割り当てを全く有していないターゲットトラックに割り当てられていることを含んでもよい。別の可能な判定基準は、ライントラックが現在の検出レポートを有していることであってよい。
【００７８】
ステップ６０４は、ＴＤＯＡ測定値を有していない未割り当てのライントラックをＴＬ（Ｉ，ｊ）ＣＡＣに制限することによって実行される。ＴＤＯＡ測定値を有していないライントラックは、テレビジョン放射器とのリンクである可能性がある。ステップ６０６は、複数の可能なテレビジョン放射器を特定したチャネルに対して放射器仮定オペレーションを行うことによって実行される。このステップで行なわれる機能は、先の図４のテレビジョン周波数ライントラック仮定試験機能部４０８を参照してより詳細に開示される。
【００７９】
ステップ６０８は、ライントラック関連付けオペレーションについてＴＬ（Ｉ，ｊ）ＣＡＣを選択することによって実行される。ＴＬ（Ｉ，ｊ）ＣＡＣは、現在トラックｉがライントラックｊと組み合わされるような組み合わせと関係がある。ステップ６１０〜６２０において、ＴＬ（Ｉ，ｊ）ＣＡＣは、以下でより詳細に開示されるように、本発明の実施形態に従って処理されることができる。ステップ６１０は、スコアリング前ゲートをライントラックに適用することによって実行されることができる。図４を参照すると、ゲート４１０が適用され、ゲート４１０は、ラインゲート、正規化イノベーション二乗ゲート、２次元位置ウェッジゲートなどを含んでよい。ライントラックは、ライントラックがゲートの判定基準を通過しない場合、さらなる考察から除去されることができる。
【００８０】
ステップ６１２は、バッチＮＬＳオペレーションを用いてターゲットトラックを初期化することによって実行される。トラック初期化データは、このステップによって提供されることができる。新しいトラックが形成されるか、または、古いトラックが再初期化される時に、トラック初期化データが用いられることができる。ステップ６１４は、初期化されたターゲットトラックのバッチ適合に基づいてスコアを計算することによって実行される。初期の状態ベクトルおよび共分散行列は、１つまたは複数のライントラックからのバッファリングされた検出レポートに基づいて推定されることができる。スコア計算オペレーションは、以下でより詳細に開示される。
【００８１】
ステップ６１６は、スコアリング後ゲートを、ゲート４１６などのスコアリングされたＣＡＣに適用することによって実行される。スコアリング後ゲートは、スコアリング判定基準に失敗したＣＡＣを排除することができる。ステップ６１８は、ＣＡＣスコアに基づいてライントラックを割り当てることによって実行される。先に開示したように、好ましい順序は、ＣＡＣの間で実施されることができる。開示した実施形態によれば、このステップでは、ＴＬ（ｉ，ｊ）の組み合わせを考察する。最も低いスコアを有するＴＬ（ｉ，ｊ）ＣＡＣが割り当てられる。全てのゲートを通過したＣＡＣのみが考察されるのが好ましい。ステップ６２０は、ステップ６１８において割り当てられたライントラックの１つまたは複数を利用するＣＡＣを除去することによって実行される。ステップ６１８および６２０は、全てのＴＬ（ｉ，ｊ）の組み合わせが割り当てられるまで繰り返されることができる。
【００８２】
ステップ６２２は、ライントラック関連付けオペレーションについてＬＬ（ｉ，ｊ）ＣＡＣ（複数可）を選択することによって実行される。ＬＬ（ｉ，ｊ）ＣＡＣは、新しいターゲットトラックがライントラックＩおよびｊから確立される組み合わせと関係がある。ステップ６２４〜６３４において、ＬＬ（ｉ，ｊ）ＣＡＣは、以下でより詳細に開示されるように、本発明の実施形態に従って処理されることができる。ステップ６２４は、スコアリング前ゲートをライントラックに適用することによって実行される。図４を参照すると、ゲート４１０が適用され、ゲート４１０は、ラインゲート、正規化イノベーション二乗ゲート、２次元位置ウェッジゲートなどを含んでよい。ライントラックは、ライントラックがゲートの判定基準を通過しない場合、さらなる考察から除去されることができる。
【００８３】
ステップ６２６は、バッチＮＬＳオペレーションを用いてターゲットトラックを初期化することによって実行される。トラック初期化データはこのステップによって提供されることができる。新しいトラックが形成されるか、または、古いトラックが再初期化される時に、トラック初期化データが用いられることができる。ステップ６２８は、初期化されたターゲットトラックのバッチ適合に基づいてスコアを計算することによって実行される。初期の状態ベクトルおよび共分散行列は、１つまたは複数のライントラックからのバッファリングされた検出レポートに基づいて推定されることができる。
【００８４】
ステップ６３０は、スコアリング後ゲートを、ゲート４１６などのスコアリングされたＣＡＣに適用することによって実行される。スコアリング後ゲートは、スコアリング判定基準に失敗したＣＡＣを排除することができる。ステップ６３２は、ＣＡＣスコアに基づいてライントラックを割り当てることによって実行される。先に開示したように、好ましい順序は、ＣＡＣの間で実施されることができる。開示した実施形態によれば、このステップでは、ＬＬ（ｉ，ｊ）の組み合わせを考察する。最も低いスコアを有するＬＬ（ｉ，ｊ）ＣＡＣが割り当てられる。全てのゲートを通過したＣＡＣのみが考察されるのが好ましい。ステップ６３４は、ステップ６３２において割り当てられたライントラックの１つまたは複数を利用するＣＡＣを除去することによって実行される。ステップ６３２および６３４は、全てのＴＬ（ｉ，ｊ）の組み合わせが割り当てられるまで繰り返されることができる。
【００８５】
ステップ６３６は、ライントラック関連付けオペレーションについてＬ（ｉ）ＣＡＣを選択することによって実行される。Ｌ（ｉ）ＣＡＣは、新しいターゲットトラックｉがライントラックｉから確立される組み合わせと関係がある。ステップ６３８〜６４８において、Ｌ（ｉ）ＣＡＣは、本発明の開示した実施形態に従って処理されることができる。ステップ６３８は、スコアリング前ゲートをライントラックに適用することによって実行される。図４を参照すると、ゲート４１０が適用され、ゲート４１０は、ラインゲート、正規化イノベーション二乗ゲート、２次元位置ウェッジゲートなどを含んでよい。ライントラックは、ライントラックがゲートの判定基準を通過しない場合、さらなる考察から除去されることができる。
【００８６】
ステップ６４０は、バッチＮＬＳオペレーションを用いてターゲットトラックを初期化することによって実行される。トラック初期化データはこのステップによって提供されることができる。新しいトラックが形成されるか、または、古いトラックが再初期化される時に、トラック初期化データが用いられることができる。ステップ６４２は、初期化されたターゲットトラックのバッチ適合に基づいてスコアを計算することによって実行される。初期の状態ベクトルおよび共分散行列は、１つまたは複数のライントラックからのバッファリングされた検出レポートに基づいて推定されることができる。
【００８７】
ステップ６４４は、スコアリング後ゲートを、ゲート４１６などのスコアリングされたＣＡＣに適用することによって実行される。スコアリング後ゲートは、スコアリング判定基準に失敗したＣＡＣを排除することができる。ステップ６４６は、ＣＡＣスコアに基づいてライントラックを割り当てることによって実行される。先に開示したように、好ましい順序は、ＣＡＣの間で実施されることができる。開示した実施形態によれば、このステップでは、Ｌ（ｉ）の組み合わせを考察する。最も低いスコアを有するＬ（ｉ）ＣＡＣが割り当てられる。全てのゲートを通過したＣＡＣのみが考察されるのが好ましい。ステップ６４８は、ステップ６４６において割り当てられたライントラックの１つまたは複数を利用するＣＡＣを除去することによって実行される。ステップ６４６および６４８は、全てのＬ（ｉ）の組み合わせが割り当てられるまで繰り返されることができる。
【００８８】
ステップ６５０は、ステップ６０４において制限されたＴＬ（ｉ，ｊ）の組み合わせを更新することによって実行される。これらの組み合わせは、テレビジョン放射器とのリンクなどの、ＴＤＯＡ測定値を有していないリンクからのライントラックと関係がある。ＣＡＣが更新されたので、ＣＡＣは、ライントラック関連付けオペレーションに対して適格である。ステップ６５２〜６６０において、更新されたＴＬ（ｉ，ｊ）ＣＡＣは、以下でより詳細に開示されるように、本発明の実施形態に従って処理されることができる。その後、ステップ６５２は、スコアリング前ゲートをライントラックに適用することによって実行される。図４を参照すると、ゲート４１０が適用され、ゲート４１０は、ラインゲート、正規化イノベーション二乗ゲート、２次元位置ウェッジゲートなどを含んでよい。ライントラックは、ライントラックがゲートの判定基準を通過しない場合、さらなる考察から除去されることができる。
【００８９】
ステップ６５４は、バッチＮＬＳオペレーションを用いてターゲットトラックを初期化することによって実行される。トラック初期化データはこのステップによって提供されることができる。新しいトラックが形成されるか、または、古いトラックが再初期化される時に、トラック初期化データが用いられることができる。ステップ６５６は、初期化されたターゲットトラックのバッチ適合に基づいてスコアを計算することによって実行される。初期の状態ベクトルおよび共分散行列は、１つまたは複数のライントラックからのバッファリングされた検出レポートに基づいて推定されることができる。
【００９０】
ステップ６５８は、スコアリング後ゲートを、ゲート４１６などのスコアリングされたＣＡＣに適用することによって実行される。スコアリング後ゲートは、スコアリング判定基準に失敗したＣＡＣを排除することができる。ステップ６６０は、ＣＡＣスコアに基づいてライントラックを割り当てることによって実行される。先に開示したように、好ましい順序は、ＣＡＣの間で実施されることができる。開示した実施形態によれば、このステップでは、更新したＴＬ（ｉ，ｊ）の組み合わせを考察する。最も低いスコアを有する更新したＴＬ（ｉ，ｊ）ＣＡＣが割り当てられる。全てのゲートを通過したＣＡＣのみが考察されるのが好ましい。ステップ６６０は、残りの全ての組み合わせが割り当てられるまで繰り返されることができる。
【００９１】
図６は指定された順序で開示されているが、本発明の実施形態は、好ましい実施形態によって制限されない。ゲートを適用するステップ、初期化するステップ、およびスコアリングするステップは、好ましい順序に従って実行される割り当てるステップと同時に実行されることができる。さらに、いったんＣＡＣが割り当てられると、ＣＡＣは、ターゲットトラック関連付けのさらなる考察から除去される。
【００９２】
図７は、本発明の実施形態によるターゲットトラックの初期化およびスコアリングのためのフローチャートを示す。ステップ７０２は、スコアリングオペレーションを行なうためにＮＬＳバッチ推定器を呼び出すことによって実行される。ステップ７０４は、テレビジョンライントラックを存在するターゲットトラックに関連付けるためにメトリック(metric)を挿入することによって実行される。テレビジョンライントラックを存在するターゲットトラックに関連付ける時に、スコアリングのために付加的なオペレーションが実行されることができるのが好ましい。ＮＬＳバッチ推定器４１４などのＮＬＳバッチ推定器が、テレビジョンライントラックと存在するターゲットトラックとの提案された関連付けのために、スコア「ｓ」を計算するように問われた時点で、付加的なメトリックが実施されることができる。メトリックは、ＮＬＳ適合を行ってスコアを計算する前に、平均二乗残差によって、テレビジョンライントラックと存在するターゲットトラックとの近似性を示す。平均二乗距離は、
【００９３】
【数１７】
2008134256.tif 000023
【００９４】
によって計算される。ここで、Ｋ2は、考察中のテレビジョンライントラックに属する測定値の添え字集合であり、ｎ2は、Ｋ2における測定値の数である。距離は、第１の反復の前にＮＬＳバッチ適合において早期に計算された、正規化残差ｙkを用いて計算される。
【００９５】
ステップ７０６は、リトレース除去オペレーションを行なうことによって実行される。ライントラックの使用年数(age)が閾値ηageより大きく、周波数レート（Ｓυ）（Ｈｚ／秒の単位）が閾値ηυより小さい時、ライントラックは、リトレースラインであると考えられ、使用不能とフラグを立てられ得る。リトレース除去解析について値が、
Ｓυ＝αＳυ＋（１−α）｜Δυ／Δｔ｜
で計算されることができる。ここで、α＝ｅ-Δt/τ、Δυ＝Δ（連続する周波数測定値）、Δｔ＝連続した周波数測定値の時間ステップである。
【００９６】
ステップ７０８は、ＮＬＳアルゴリズムをシードする(seed)ことによって実行される。ＮＬＳアルゴリズムは、ターゲットの状態および状態共分散の初期シードを要求するであろう反復プロセスである。ターゲット位置の初期シードは、バッチにおける最初の検出を用いて、観察−状態マッピングによって計算されるポイントであってよい。初期速度および加速度はゼロに設定される。ターゲットの状態共分散の初期シードは、初期位置、速度、および加速度の標準偏差、すなわち、
【数１８】
2008134256.tif 000024
を指定する１組の構成パラメータから導出されることができる。これらの関係は、
ｄR＝１／２×ｃｔd（ｃｔd＋２ｄD）／２［ｄD（１−ｃｏｓγ）＋ｃｔd］
ｘ＝ｄRｓｉｎ（θob＋θbs）
ｙ＝ｄRｃｏｓ（θob＋θbs）
として示される。ここで、ｔd＝時間遅延測定値（秒）、θob＝円錐角度測定値−π／２（ボアサイト(boresight)に対するおよそのターゲット方位角（ラジアン））、θbs＝ボアサイト、方位角は、ラジアンである。
【００９７】
先に開示したように、ＮＬＳバッチ推定器は、１つまたは複数のライントラックのバッファ内の検出レポートからの測定値についてターゲットの状態および状態共分散を計算するように問われる。ステップ７１０は、測定残差および部分微分を計算することによって実行される。各検出について、測定残差および部分微分は、
【００９８】
【数１９】
2008134256.tif 000025
【００９９】
によって計算されることができる。ここで、Ｙkは実際の測定値であり、Ｇkは計算した測定値であってよく、∂Ｇk／∂ＸTは先に生み出された部分微分の式であってよい。
【０１００】
ステップ７１２は、部分微分情報をマッピングし、スケーリングすることによって実行される。部分微分情報は、
【０１０１】
【数２０】
2008134256.tif 000026
【０１０２】
を用いて、最終のコヒーレント処理区間にマッピングし直され、
ｙk＝１／σ×ｙk
Ｈk＝１／σ×Ｈk
として、測定値標準偏差に従ってスケーリングされることができる。
【０１０３】
ステップ７１４は、測定残差および部分微分を累算することによって実行される。測定残差および部分微分は、１組の正規方程式、たとえば、
【０１０４】
【数２１】
2008134256.tif 000027
【０１０５】
に累算されることができる。
【０１０６】
ステップ７１６は、ターゲットの状態に対する補正のために線形系を解くことによって実行される。ターゲットの状態に対する補正は、線形系
【数２２】
2008134256.tif 000028
を解くことによって計算されることができる。ここで、行列Ｍ-1は現在の反復についての計算された状態共分散である。
【０１０７】
推定値の収束は、二乗平均平方根（「ＲＭＳ」）、線形予測二乗平均平方根（「ＬＰＲＭＳ」）、および相対二乗平均平方根（「ＲＲＭＳ」）を計算することによって決められることができる。以下のステップは、上記値を計算する時の好ましい実施形態を開示する。ステップ７１８は、真の測定残差と予測測定残差の間のＲＭＳを計算することによって実行される。ＲＭＳは、真の測定残差と予測測定残差の間の二乗平均誤差の平方根であり、
【０１０８】
【数２３】
2008134256.tif 000029
【０１０９】
として計算されることができる。
【０１１０】
ステップ７２０は、ＬＰＲＭＳを計算することによって実行される。線形予測ＲＭＳは、状態更新の適用後のＲＭＳの推定値であってよい。ＬＰＲＭＳは、
【０１１１】
【数２４】
2008134256.tif 000030
【０１１２】
に従って計算されることができる。
【０１１３】
ステップ７２２は、ＲＲＭＳを計算することによって実行される。相対ＲＭＳは、
ＲＲＭＳ＝（ＲＭＳ−ＬＰＲＭＳ）／ＲＭＳ≦εrms
に従う収束について、ユーザ指定の閾値に対して計算され、検査されることができる。解が収束しなかった場合、状態更新が初期状態に付加されることができ、プロセスは、解が収束する、すなわち、反復の最大数ＩBFに達するまで、繰り返される。
【０１１４】
ステップ７２４は、
【０１１５】
【数２５】
2008134256.tif 000031
【０１１６】
に従ってスコアを計算することによって実行される。
【０１１７】
図８は、本発明の実施形態によるライントラック割り当てのためのフローチャートを示す。先に開示したように、スコアリング後、プロセスは、指定された順序に従ってスコアリングされたライントラックを割り当てる。ステップ８０２は、スコアリングされたＣＡＣリストを受け取ることによって実行される。ＣＡＣおよびライントラックは、割り当てられるのに、全てのゲートおよび判定基準を通過しているはずである。ステップ８０４は、ターゲットトラックに対して最も低いスコアを有するＣＡＣを割り当てることによって実行される。ステップ８０６は、ステップ８０４から割り当てられたＣＡＣに関連する適当なＣＡＣを考察から除去することによって実行される。ステップ８０８は、全てのライントラックが割り当てられたかを判断することによって実行される。ノーであれば、プロセスは、ステップ８０４に戻って、次に最も低いスコアを有するＣＡＣを割り当てるようにする。イエスであれば、ステップ８１０は、トラックフィルタリングオペレーションについて割り当てられたライントラックのリストをまとめる(assemble)ことによって実行される。
【０１１８】
図９は、本発明の実施形態によるトラックフィルタリング機能部を示す。図９は、図３のライントラックフィルタリング機能部３３０と関係があるライントラックフィルタリング機能部９００を示す。トラックフィルタリング機能部９００は、トラックフィルタリング機能部３３０の好ましい実施形態を開示する。しかし、トラックフィルタリング機能部３３０は、図９で開示される実施形態によって制限されない。トラックフィルタリング機能部９００は、拡張カルマンフィルタを利用して、２次元で、また、全ての条件が合えば３次元で、各ターゲットの位置、速度、および加速度を追尾できる。フィルタの初期状態および共分散は、先に開示したライントラック関連付けプロセスにおいて初期化される。フィルタ追尾は、測定値を取り込んでいる各トラックを伝搬させ、ライントラック関連付けを監視して、確実にトラックが有効のままであるようにする。
【０１１９】
検出レポート９０２は、トラックフィルタリング機能部９００で受け取られる。検出レポート９０２は、検出レポート３０２と関係がある可能性がある。アウトライヤー訂正機能部９０４は、検出レポート９０２からの測定データを検査して、検出レポートが統計的にトラックと無矛盾であることを保証し、検査に失敗した検出レポートを無視するようにする。アウトライヤー訂正機能部９０４は、正規化されたイノベーション、または事前の測定残差を計算し、結果をカイ二乗分布閾値と比較することによって利用されることができる。閾値を超えている場合、検出レポートデータは.破棄されることができる。
【０１２０】
カルマンフィルタ９０６は、検出レポート９０２の一連の流れから、状態および状態共分散に対する補正を計算することができる。外挿されたターゲットの状態および状態共分散から始めて、カルマンフィルタ９０６内のアルゴリズムは、現在のコヒーレント処理区間からの測定情報を用いて状態更新を計算する。フィルタリングプロセスは、予測ステップおよび更新ステップを要求する可能性がある。予測ステップは、測定残差および部分微分の計算を要求する可能性がある。フィルタリングオペレーションは、以下でより詳細に開示される。
【０１２１】
ターゲット追尾処理システム３００は、ターゲットが、ターゲットと関連付けられた最後のライントラックが終わった後、ある時間期間の間、コーストする（coast：惰性で進行する）ことを可能にすることができる。結果として、関連付けられたターゲットまたはライントラックと現在関連付けられているターゲットは、ライントラック関連付け機能部３２０または４００へ渡される。コースト(coasting)ターゲットによって、ターゲットトラックを漏れ落とすことなく、以前に終わったライントラックの妥当な拡張である新しいライントラックをターゲットに関連付けることが可能になる。各時間更新について、ライントラック関連付け機能部３２０からの出力９１０は、新しいターゲットについて調べられる。新しいターゲットは、１組の、コーストしている、すなわち関連付けされていないターゲットと比較され、ある距離ゲートより短ければ、新しいターゲットと融合されることができる。ライントラック関連付けが、現在の時間更新について行われた後、コーストターゲット関連付けが実施されることができる。実施されるプロセスは、以下でより詳細に述べられる。
【０１２２】
図１０は、本発明の実施形態による検出レポートフィルタリングのためのフローチャートを示す。ステップ１００２は、現在のコヒーレント処理区間について測定値を取り出すことによって実行される。現在のコヒーレント処理区間における各測定値について、値は、
【０１２３】
【数２６】
2008134256.tif 000032
【０１２４】
である。ここで、Ｙkは実際の測定値であり、Ｇkは計算した測定値であり、∂Ｇk／∂ＸTは先に生み出された部分微分の式である。
【０１２５】
ステップ１００４は、状態および状態共分散を更新することによって実行される。状態および状態共分散を補正するための更新オペレーションは、
【０１２６】
【数２７】
2008134256.tif 000033
【０１２７】
である。ここで、
【数２８】
2008134256.tif 000034
は、外挿された状態共分散行列であってよく、Ｈは、測定部分行列であってよい。カルマン利得は、
【数２９】
2008134256.tif 000035
によって与えられ、測定予測残差は、
【数３０】
2008134256.tif 000036
によって与えられ得る。ここで、Ｒは測定雑音行列である。ターゲットトラックが単一リンクトラックである場合、カルマン利得を計算する前に、測定雑音行列Ｒにおいて、ドップラー分散を、ドップラー分散スケール係数
【数３１】
2008134256.tif 000037
によってスケーリングする。
【０１２８】
ステップ１００６は、独立な重み係数を付加することによって実行される。独立な重み係数は、「Ｒ」測定共分散行列を作るためなどで、場所追尾フィルタにおいて、タイプごとに測定について付加されることができる。たとえば、
【０１２９】
【数３２】
2008134256.tif 000038
【０１３０】
である。ここで、Ｃτ、Ｃv、Ｃθ、Ｃψは、遅延、ドップラー、方位角、および高さ(elevation)測定タイプについての単位無し(unitless)構成パラメータにおける重み係数である。ライン追尾、ライントラック関連付けなどの他の関数は、検出レポート内で指定された分散を用いるのが好ましい。
【０１３１】
検出レポートが、検出器内で、測定値およびその分散である、τ、σ2τ、ｖ、σ2v、θ、ψ、およびσ2ψを含む時は常に、ウィンドウイング、少しのバイアスなどを考慮するために、分散についてスケール係数が存在してよい。たとえば、
σ2τ＝Ｋ2τ／ＳＮＲ・β2
である。
【０１３２】
ステップ１００８は、状態誤差分散について最小範囲(bounds)を確立することによって実行される。測定更新後の状態誤差共分散行列は、おそらく、
Ｐ≡［Ｐij］
で与えられる。ここで、Ｉ＝１、２、…、Ｎであり、ｊ＝１、２、…、Ｎであり、（σI）min≡状態Ｉについての最小のシグマ（構成パラメータであり得る）である。測定更新後、Ｐは、σの最小値を満たすように実施されることができる。√Ｐii＜（σi）minの場合、ａ＝（σi）min／√Ｐiiと設定し、ｊ＝１、２、…、Ｎについて、Ｐij＝ａＰij、Ｐji＝ａＰjiと設定する。
【０１３３】
ステップ１０１０は、ターゲットの状態更新の間に高度(altitude)ステップサイズを制限することによって実行される。高度ステップサイズは、ＥＮＵ座標系のターゲットの「Ｕｐ」成分に対応するフィルタ状態更新値を確認することによって、ターゲットの状態更新の間に制限されることができる。
【数３３】
2008134256.tif 000039
の場合、差の表れに応じてＵti＝Ｕti-1＋γzstepまたはＵti＝Ｕti-1＋γUstepと設定する。ここで、ｚti＝現在更新時刻でのターゲットの位置のＵｐ成分、ｚti-1＝以前の更新時刻でのターゲットの位置のＵｐ成分、ｙUstep＝ターゲットの状態更新についての最大Ｕｐステップサイズ、である。
【０１３４】
ステップ１０１２は、対数−尤度関数を計算することによって実行される。対数−尤度関数は、λk＝λk-1＋ｙTkＳ-1ｙkに従って各コヒーレント処理区間で計算されることができる。ステップ１０１４は、対数−尤度関数を正規化することによって実行される。正規化された対数−尤度関数は、
【数３４】
2008134256.tif 000040
として計算されることができる。ここで、ｎはλkに取り込まれる観測結果の総数である。
【０１３５】
ステップ１０１６は、関連付け解除(dissociation)解析を行うことによって実行される。ＦＭライントラック使用年数が指定されたレベルに達するか、または、それを超えている場合、第２の指定閾値を用いて、当業者に知られている検査を適用することができる。ＦＭライントラックがこの検査に失敗する場合、ＦＭライントラックは、変調ライントラックとしてタグ付けされ、場所トラックの一部である場合、トラックは終了することができる。
【０１３６】
たとえば、ターゲットトラックの使用年数が、構成可能な時間期間より大きい、Ｔage>τllhである場合（τllh＝対数−尤度検査を行う前の最小ターゲット使用年数）、正規化された対数−尤度関数は、閾値と比較されることができる。すなわち
【数３５】
2008134256.tif 000041
である。閾値をはずれる場合、ライントラックは、以下に開示されるように、関連付け解除されることができる。
【０１３７】
複数のＦＭおよびテレビジョンライントラックからなる探索(location)トラックについて、対数−尤度検査が失敗した時に、オペレーションを実施することができる。ライントラックについての仮定は、ＦＭライントラックが、遅延、ドップラー、および到来角度測定値を含む検出レポートからなり、テレビジョンライントラックがドップラー測定値のみを含む検出レポートからなることである。信号電力および信号対雑音比の推定値もまた、検出レポートに含まれることができる。角度のないＦＭライントラックを、テレビジョンライントラックとして扱うことができる。このアクションは、探索トラックの一部であると考えられるＦＭライントラックが、ＦＭ変調ライントラックであると宣言される時にとることができる関連付け解除アクションとは異なってよい。
【０１３８】
以下の指針は、関連付け解除ロジックを述べる。便宜のために、「トラック」は、問題の探索トラックを指し、「検査」は、対数−尤度検査を指す。トラックが、単一のＦＭライントラックおよび１つまたは複数のテレビジョンライントラックからなる場合、ライントラックが検査に失敗したかどうかにかかわらず、トラックは、ＦＭライントラックを用い、テレビジョンライントラックを破棄して再初期化されることができる。トラックが、２つ以上のライントラックおよび任意の数のテレビジョンライントラックからなる場合、検査を失敗したライントラックは、破棄されることができる。トラックが、２つのＦＭライントラックからなり、テレビジョンライントラックがない場合、トラックは、再初期化されることができる。トラックがテレビジョンライントラックからなる場合、トラックは終了することができる。
【０１３９】
ステップ１０１８は、ターゲットが妥当であることを保証するために、妥当性確認を行うことによって実行される。このステップは、以下でより詳細に開示される。ステップ１０２０は、更新されたターゲットの位置および速度の垂直成分を補正することによって実行される。２次元ターゲットトラックの場合、垂直成分を補正することができる。更新されたターゲットの位置および速度の垂直成分が更新されて、すなわち、ｘuおよびｘu2であって、地球の曲率が考慮されることが好ましい。
【０１４０】
図１１は、本発明の実施形態に従って、ターゲットについて妥当性確認を行うためのフローチャートを示す。図１１は、図１０のステップ１０１８と関係がある。しかし、ステップ１０１８は、図１１によって開示される実施形態によって制限されない。ステップ１１０２は、水平位置ステップ更新を比較することによって実行される。上述からの
【数３６】
2008134256.tif 000042
を、現在のコヒーレント位置区間についてのターゲットの状態ベクトルに対する計算された更新であるとすることによって、全てのターゲットについて、距離閾値に対して、水平位置ステップ更新が確認されることができる。
【数３７】
2008134256.tif 000043
を、ターゲットの状態ベクトルからの位置ベクトルとする。水平位置ステップは、
【数３８】
2008134256.tif 000044
として確認されることができる。ここで、γposはターゲットの位置ステップ閾値である。ステップ１１０４は、位置確認が通ったかを判断することによって実行される。ノーである場合、ステップ１１０６が、ターゲットの位置閾値にほぼ等しい位置についてターゲットの状態ベクトルを更新することによって実行される。イエスである場合、ステップ１１０８が実行される。
【０１４１】
ステップ１１０８は、初期状態解の速度の大きさを計算することによって実行される。全てのターゲットについて、初期状態解の速度の大きさを計算することができるのが好ましい。ステップ１１１０は、
【０１４２】
【数３９】
2008134256.tif 000045
【０１４３】
として、速度の大きさを速度閾値と比較することによって実行される。ここで、
【数４０】
2008134256.tif 000046
γvel＝ターゲットの速度閾値、である。ステップ１１１２は、ターゲットについて速度確認が通ったかを判断することによって実行される。ノーである場合、ステップ１１１４が、ターゲットトラックを削除し、その関連付けられたライントラックを次に渡すことによって実行され、こうして、このステップにより、次のコヒーレント処理区間更新で初期化するようにされる。別法として、ターゲットトラックは、現在関連付けられているライントラックを用いて初期化されることができる。構成スイッチ、Ｍvel_accは、確認が失敗した場合、どのオペレーションを実行するかを指示することができる。
【０１４４】
ステップ１１１２がイエスである場合、ステップ１１１６が、初期状態解の加速度の大きさを計算することによって実行される。全てのターゲットについて、初期状態解の加速度の大きさが計算されることができることが好ましい。ステップ１１１８は、
【０１４５】
【数４１】
2008134256.tif 000047
【０１４６】
として、加速度の大きさを加速度閾値と比較することによって実行される。ここで、
【数４２】
2008134256.tif 000048
γacc＝ターゲットの加速度閾値、である。ステップ１１２０は、ターゲットについて加速度確認が通ったかを判断することによって実行される。ノーである場合、ステップ１１２４が、ターゲットトラックを削除し、その関連付けられたライントラックを次に渡すことによって実行され、こうして、このステップにより、次のコヒーレント処理区間更新で初期化するようにされる。別法として、ターゲットトラックは、現在関連付けられているライントラックを用いて初期化されることができる。構成スイッチ、Ｍvel_accは、確認が失敗した場合、どのオペレーションを実行するかを指示することができる。ステップ１１２０がイエスである場合、ステップ１１２２が、ターゲットが妥当であることを指示することによって実行され、ターゲット外挿または他の処理のために渡されることができる。
【０１４７】
図１２は、本発明の実施形態に従って、コーストターゲットを関連付けるためのフローチャートを示す。コーストターゲット関連付け機能部９０８などのコーストターゲット関連付け機能部を取り入れる、システム３００などのターゲット追尾処理関数は、ターゲットに関連付けられた最後のライントラックが終了した後の構成可能な時間期間の間、ターゲットがコーストすることを可能にする。結果として、関連付けられたターゲットまたはライントラックと現在関連付けられているターゲットは、ライントラック関連付け機能部３２０などのライントラック関連付け機能部へ渡されることができる。コーストターゲットによって、ターゲットトラックを漏れ落とすことなく、以前に終わったライントラックの妥当な拡張である新しいライントラックをターゲットに関連付けることが可能になる。各時間更新について、ライントラック関連付け機能部からの出力は、新しいターゲットについて調べられ得る。新しいターゲットは、１組の、コーストしている、すなわち関連付けされていないターゲットと比較され、ある距離ゲートより短ければ、新しいターゲットと融合されることができる。ライントラック関連付けが、現在の時間更新について行われた後、コーストターゲット関連付けが実施されることができる。図９のトラックフィルタリング機能部９００の要素として開示したが、コーストターゲット関連付け機能部は、トラックフィルタリング機能部の外で実施され、ターゲット追尾処理システム３００内のどこにでも構成されることができる。以下に開示されるコーストターゲットオペレーションは、現在のコヒーレント処理区間において関連付けされていない各ターゲットのためのものであってよい。
【０１４８】
ステップ１２０２は、許容可能なコースト期間が切れたか、すなわち、（ｔcurrent−ｔcoast）>τcoastであるかを確認することによって実行される。ステップ１２０４は、コースト期間が切れたかを判断することによって実行される。イエスである場合、ステップ１２０６が、ターゲットを終了させることによって実行される。ステップ１２０８は、現在のコヒーレント処理区間において次の関連付けされていないターゲットに進むことによって実行される。
【０１４９】
ステップ１２０４がノーである場合、ステップ１２１０が、速度確認を行うことによって実行される。全てのターゲットについて、初期状態解の速度の大きさが計算され、
【数４３】
2008134256.tif 000049
として、速度閾値と比較されることができるのが好ましい。ここで、
【数４４】
2008134256.tif 000050
の状態解の２次元または３次元速度ベクトル、γvel＝ターゲットの速度閾値、である。速度確認が失敗した場合、ターゲットトラックを削除し、その関連付けられたライントラックを次に渡し、こうして、次のコヒーレント処理区間更新で初期化するか、または、現在関連付けされているライントラックを用いてターゲットを再初期化するようにする。構成スイッチ、Ｍvel_accは、確認が失敗した場合、どの方法を実行するかを指示することができる。
【０１５０】
速度確認が妥当である場合、ステップ１２１２は、加速度確認を行うことによって実行される。全てのターゲットについて、初期状態解の加速度の大きさが計算され、
【数４５】
2008134256.tif 000051
として、加速度閾値と比較されることができるのが好ましい。ここで、
【数４６】
2008134256.tif 000052
γacc＝ターゲットの加速度閾値、である。加速度確認が失敗した場合、ターゲットトラックを削除し、その関連付けられたライントラックを次に渡し、こうして、次のコヒーレント処理区間更新で初期化するか、または、現在関連付けられているライントラックを用いて初期化するようにする。構成スイッチ、Ｍvel_accは、確認が失敗した場合、どの方法を実行するかを指示することができる。
【０１５１】
ステップ１２１４は、関連付けされていないターゲットに対して、現在のターゲットの状態予測に基づいて時間遅延、ドップラー、および到来角度の予測測定値を計算することによって実行される。ライントラック関連付け機能部によって報告された１組の新しいターゲットは、現在のコヒーレント処理区間の間にループで回される(loop over)ことができる。ステップ１２１６は、新しいターゲットの遅延、ドップラー、および到来角度のターゲット測定値と関連付けされていない、すなわちコーストしているターゲットの、遅延、ドップラー、および到来角度の測定値を
【数４７】
2008134256.tif 000053
によって比較することによって実行される。ここで、
【数４８】
2008134256.tif 000054
は、新しいターゲットについての最新の検出された測定値であり、
【数４９】
2008134256.tif 000055
は、コーストターゲット測定ゲートである。さらに、ターゲット方位についての比較、すなわち、
【数５０】
2008134256.tif 000056
を行うことができる。ここで、γBcoastは、コーストターゲット方位ゲートである。ステップ１２１８は、比較された新しいターゲットと関連付けされていないターゲットが、先に開示した条件を満たすかを判断することによって実行される。ノーである場合、ステップ１２２０は、次の関連付けされていないターゲットに進むことによって実行される。イエスである場合、ステップ１２２２は、新しいターゲットと関連付けされていないターゲットの対を可能なコーストターゲット関連付けのリストに加えることによって実行される。
【０１５２】
ステップ１２２４は、仮想コーストフラグを確認することによって実行される。後続のオペレーションは、仮想コーストフラグの状態によって決まる。仮想コーストは、新しいターゲットがコーストターゲットと関連付けられた時にターゲット識別の連続性を維持するようにすることができる。ステップ１２２６は、仮想コーストフラグが真であるかを判断することによって実行される。イエスである場合、ステップ１２２８は、コーストターゲットからターゲット識別情報を抽出することによって実行される。ステップ１２３０は、コーストターゲットを終了させることによって実行される。ステップ１２３２は、新しいターゲットのターゲット識別情報を、コーストターゲットのターゲット識別情報に再設定し、一方、ファイル出力、スクリーン上のバーンイントラックなどの、以前にコーストターゲットに関連付けられた全てのデータとの連続性を維持することによって実行される。ステップ１２２６がノーである場合、ステップ１２３４は、新しいターゲットライントラックを、関連付け解除し、関連付けされていないターゲットに関連付けることによって実行される。ステップ１２３６は、新しいターゲットトラックを終了させることによって実行される。
【０１５３】
次に、開示した実施形態によれば、ＰＣＬアプリケーション用の集中方式で関連付けし追尾するシステムおよび方法が開示される。開示した実施形態は、入力として、検出レポートおよび他の情報を受け取り、検出レポートを存在するライントラックに関連付け、検出レポート内のデータに従って、新しいライントラックを生成するか、または、ライントラックを終了させる。検出レポ−トは、ＰＣＬシステムによって追尾されている、可能性のあるターゲットから反射された信号についてのデータを含む。開示した方法、プロセス、およびアルゴリズムは、ターゲットトラック推定技法を改良する。位置、速度、加速度は、ＰＣＬシステムによって検出されたターゲットについて推定されることができる。ターゲットトラック処理を、開示した実施形態によって改良することができる。したがって、ターゲットは、より効率的な方法で、識別され、追尾されることができる。
【０１５４】
開示した実施形態によれば、検出レポートは、ターゲット追尾処理システムで受け取ることができる。検出レポートは、早期の処理オペレーションにおいてターゲットエコーと関連付けられたライントラックとに関係がある測定値を含む。さらに、パラメータおよびオブザーバブルなどの他の情報は、ターゲット追尾処理システムによって受け取られることができる。ターゲット追尾処理システムは、検出レポート内の測定値に従って、ライントラックについて、ライントラック関連付け機能部およびトラックフィルタリング機能部を実施することができる。ライントラック関連付け機能部は、ライントラックのＣＡＣ（複数可）をスコアリングし、ターゲットトラックに対するスコアに従ってライントラックを割り当てる。ライントラック関連付け機能部は、ライントラックに従って新しいターゲットトラックを初期化することもできる。トラックフィルタリング機能部は、検出レポート内の受け取った測定値に従って、ターゲットトラックを検査し、伝搬させることができる。これらのオペレーションはまた、追尾のために、ターゲットパラメータを予測し、評価するのに役立つ。ターゲットパラメータは、伝搬させられ、更新されたターゲットトラックから外挿され、ユーザのためにディスプレイに供給されるか、または、さらに処理を行うために、ＰＣＬシステムに戻されることができる。
【０１５５】
本発明の精神または範囲から逸脱することなく、本発明の開示した実施形態において種々の変更および変形を行うことができることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付特許請求項およびその等価物の範囲に入る限りにおいて、本発明の変更および変形を具体化することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の実施形態による、レーダシステム、ターゲット、および送信機のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による、パッシブコヒーレント探索システムについてのコンポーネントのブロック図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による、ＰＣＬシステム内でターゲットを集中式で関連付けおよび追尾するシステムのブロック図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による、バイスタティク時間遅延およびバイスタティックドップラーの計算に用いられる幾何学的形状の概観図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による、入ってくる信号の到来角度を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による、ライントラック関連付け機能部を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による、ライントラック関連付けオペレーションのためのフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施形態による、ライントラック関連付けオペレーションのためのフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態による、ターゲットトラックを初期化およびスコアリングするためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態による、ライントラックを割り当てるためのフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態による、ライントラックを割り当てるためのブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態による、検出レポートをフィルタリングするためのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態による、ターゲットについて妥当性の確認を行うためのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態による、コーストターゲットを関連付けるためのフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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