JP2000111634A - Target position observation device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 3つのセンサを用いて同一の目標位置を観測
するとき、各々のセンサが観測誤差を持つ。本発明はこ
の観測誤差を推定することにより目標の位置を精度よく
推定計算することを目的とする。
【解決手段】 目標の観測位置から観測行列を生成する
観測行列生成器4を設け、さらに、観測誤差推定値の共
分散行列を求める推定値評価器5と推定値を算出する推
定値算出器6を設けてセンサの観測誤差を推定したうえ
で、目標の位置を算出する。
(57) [Summary] When observing the same target position using three sensors, each sensor has an observation error. An object of the present invention is to accurately estimate and calculate the position of a target by estimating the observation error. SOLUTION: An observation matrix generator 4 for generating an observation matrix from a target observation position is provided, and an estimation value evaluator 5 for obtaining a covariance matrix of an observation error estimation value and an estimation value calculator 6 for calculating an estimation value. Is provided to estimate the observation error of the sensor, and then the target position is calculated.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、3つのセンサに
よりセンサから目標までの距離を観測し、目標の位置を
推定計算する目標位置観測装置において、各々のセンサ
からの目標位置までの距離に含まれる誤差を考慮して目
標の位置を推定計算する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a target position observing apparatus for observing a distance from a sensor to a target by using three sensors and estimating and calculating the position of the target. The present invention relates to an apparatus for estimating and calculating a target position in consideration of an error to be taken.
【0002】[0002]
【従来の技術】まず、この発明が適用される目標位置観
測装置について図6を用いて説明する。図6は3つのセ
ンサ(例えばレーダ)からなる目標位置観測装置の一構
成例であり、図中1は目標の位置を観測して目標位置ま
での距離を出力する第1のセンサ、2は第1のセンサか
ら離れた場所に設置され目標の位置を観測して目標位置
までの距離を出力する第2のセンサ、3は第1のセンサ
1及び第2のセンサ2とから離れた場所に設置され目標
の位置を観測して目標位置までの距離を出力する第3の
センサ、12は観測する目標、13は目標位置計算結
果、20は第1のセンサ1で観測した目標12までの距
離、21は第2のセンサ2で観測した目標12までの距
離、22は第3のセンサ3で観測した目標12までの距
離である。3つのセンサを持つ目標観測装置がこのよう
に構成され、同一の目標の各々のセンサからの距離を観
測する場合、観測値には距離の観測誤差が含まれ、図6
に示すように第1のセンサ1から第3のセンサ3で観測
される目標までの距離を各々のセンサを中心にした円と
して描いた場合、三つの円がひとつの交点とならない。
したがって、上記のような目標位置観測装置においては
目標位置を算出した場合、算出される目標位置が不正確
であった。2. Description of the Related Art First, a target position observing apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows an example of a configuration of a target position observing device including three sensors (for example, radar). In FIG. 6, reference numeral 1 denotes a first sensor that observes a target position and outputs a distance to the target position; A second sensor, which is installed at a location distant from the first sensor and outputs the distance to the target position by observing the target position, 3 is installed at a location distant from the first sensor 1 and the second sensor 2 A third sensor that observes the position of the target and outputs the distance to the target position, 12 is the target to be observed, 13 is the target position calculation result, 20 is the distance to the target 12 observed by the first sensor 1, Reference numeral 21 denotes a distance to the target 12 observed by the second sensor 2, and reference numeral 22 denotes a distance to the target 12 observed by the third sensor 3. When a target observation device having three sensors is configured as described above and observes the distance from each sensor of the same target, the observation value includes an observation error of the distance.
When the distance from the first sensor 1 to the target observed by the third sensor 3 is drawn as circles centered on the respective sensors, the three circles do not become one intersection.
Therefore, in the target position observation device as described above, when the target position is calculated, the calculated target position is inaccurate.
【0003】図7は従来の目標位置観測装置を示す図で
ある。図中1〜3は図6と同一である。14は第1のセ
ンサ1及び第2のセンサ2からの目標位置の距離から円
の交点を計算して第1の目標位置を出力する第1の交点
算出器、15は第1の目標位置、16は第2のセンサ2
及び第3のセンサ3からの目標位置の距離から円の交点
を計算して第2の目標位置を出力する第2の交点算出
器、17は第2の目標位置、18は第1の目標位置15
と第2の目標位置17の平均を算出する平均値算出器、
19は平均値算出器18の出力で目標の位置である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional target position observation device. 6 are the same as those in FIG. 14 is a first intersection calculator that calculates the intersection of circles from the distances of the target positions from the first sensor 1 and the second sensor 2 and outputs the first target position, 15 is the first target position, 16 is the second sensor 2
And a second intersection calculator that calculates the intersection of the circles from the distance of the target position from the third sensor 3 and outputs a second target position, 17 is a second target position, and 18 is a first target position. Fifteen
An average calculator for calculating the average of the second target position 17 and
Reference numeral 19 denotes an output of the average value calculator 18 which is a target position.
【0004】次に動作について説明する。従来の装置は
図7において、目標の位置を第1のセンサ1と第2のセ
ンサ2及び第3のセンサ3により観測して第1のセンサ
1及び第2のセンサ2からの目標の距離を第1の交点算
出器14に出力し、第2のセンサ2及び第3のセンサ3
からの目標の距離を第2の交点算出器16に出力する。
第1の交点算出器14では第1のセンサ1及び第2のセ
ンサ2からの目標位置の距離から目標の位置を第1のセ
ンサ1及び第2のセンサ2を中心とした円の交点として
算出し第1の目標位置15として出力する。第2の交点
算出器16では第2のセンサ2及び第3のセンサ3から
の目標位置の距離から目標の位置を第2のセンサ2及び
第3のセンサ3を中心とした円の交点として算出し第2
の目標位置17として出力する。平均値算出器18では
上記第1の交点算出器14及び第2の交点算出器16か
らの第1の目標位置15及び第2の目標位置17の平均
値を算出し、目標の位置19として出力する。Next, the operation will be described. In FIG. 7, the conventional device observes the target position with the first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 and calculates the target distance from the first sensor 1 and the second sensor 2 in FIG. The second sensor 2 and the third sensor 3 are output to the first intersection calculator 14.
Is output to the second intersection calculator 16.
The first intersection calculator 14 calculates the target position as the intersection of a circle centered on the first sensor 1 and the second sensor 2 from the distance between the first sensor 1 and the second sensor 2. Then, the first target position 15 is output. The second intersection calculator 16 calculates the target position from the distance between the second sensor 3 and the third sensor 3 to the target position as the intersection of a circle centered on the second sensor 3 and the third sensor 3. Second
Is output as the target position 17. The average calculator 18 calculates the average of the first target position 15 and the second target position 17 from the first intersection calculator 14 and the second intersection calculator 16 and outputs the average as the target position 19. I do.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の目標位置観測装
置は以上のように構成されているので、センサからの観
測値には観測時のノイズ成分が重畳された目標までの距
離が出力されるため、この距離誤差による影響で算出さ
れる目標の位置の信頼性が低いという問題点があった。Since the conventional target position observing apparatus is configured as described above, the distance from the sensor to the target on which the noise component during observation is superimposed is output to the observation value from the sensor. Therefore, there is a problem that the reliability of the target position calculated by the influence of the distance error is low.
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、第1のセンサ、第2のセンサ及
び第3のセンサによる目標までの観測距離に含まれる誤
差を目標位置の推定計算式に取り込むことを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. An error included in an observation distance to a target by a first sensor, a second sensor, and a third sensor is determined by calculating the error of the target position. The purpose is to incorporate it into the estimation formula.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】第1の発明の目標位置観
測装置は、第1のセンサと第2のセンサ及び第3のセン
サからの目標観測位置から観測行列を作り、観測行列と
観測誤差の共分散行列とから目標推定位置の共分散行列
を算出し、目標の観測行列と目標推定位置の共分散行列
とを用いて目標位置の推定値を算出するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a target position observing apparatus for forming an observation matrix from target observation positions from a first sensor, a second sensor, and a third sensor. And the covariance matrix of the target estimated position is calculated from the covariance matrix, and the estimated value of the target position is calculated using the observation matrix of the target and the covariance matrix of the target estimated position.
【0008】第2の発明の目標位置観測装置は、第1の
センサと第2のセンサ及び第3のセンサからの目標観測
位置から観測行列を作り、観測行列と観測誤差の共分散
行列とから目標推定位置の共分散行列を算出し、さらに
目標位置の推定値を算出するときの初期値を設定し、目
標の観測行列と推定値の初期値とから目標位置の推定値
を算出するものである。A target position observing apparatus according to a second aspect of the present invention forms an observation matrix from target observation positions from a first sensor, a second sensor, and a third sensor, and obtains an observation matrix from a covariance matrix of an observation error and an observation error. Calculates the covariance matrix of the target estimated position, further sets the initial value when calculating the estimated value of the target position, and calculates the estimated value of the target position from the target observation matrix and the initial value of the estimated value. is there.
【0009】第3の発明の目標位置観測装置は、第1の
センサと第2のセンサ及び第3のセンサからの目標観測
位置から観測行列を作り、観測行列と観測誤差の共分散
行列とから目標推定位置の共分散行列を算出し、さらに
算出した目標位置の推定値を記憶し、目標の観測行列と
推定値の共分散行列と前回算出した目標位置の推定値を
用いて目標位置の推定値を算出するものである。A target position observing apparatus according to a third aspect of the present invention forms an observation matrix from target observation positions from a first sensor, a second sensor, and a third sensor, and obtains an observation matrix from a covariance matrix of an observation error and an observation error. Calculates the covariance matrix of the target estimated position, stores the calculated estimated value of the target position, and estimates the target position using the target observation matrix, the covariance matrix of the estimated value, and the previously calculated estimated value of the target position. The value is calculated.
【0010】第4の発明の目標位置観測装置は、第1の
センサと第2のセンサ及び第3のセンサからの目標観測
位置から観測行列を作り、観測行列と観測誤差の共分散
行列とから目標推定位置の共分散行列を算出し、さらに
目標位置の推定値を算出するときの初期値を設定し、ま
た算出した目標位置の推定値を記憶し、この記憶した目
標位置の推定値と目標の観測行列と推定値の共分散行列
と推定値の初期値とから目標位置の推定値を算出するも
のである。A target position observing apparatus according to a fourth aspect of the present invention forms an observation matrix from target observation positions from a first sensor, a second sensor, and a third sensor, and obtains an observation matrix from a covariance matrix of an observation error and an observation error. Calculate the covariance matrix of the target estimated position, further set an initial value when calculating the estimated value of the target position, and store the calculated estimated value of the target position. The estimated value of the target position is calculated from the observation matrix, the covariance matrix of the estimated value, and the initial value of the estimated value.
【0011】第5の発明の目標位置観測装置は、第1の
センサと第2のセンサ及び第3のセンサからの目標観測
位置から観測行列を作り、観測行列と観測誤差の共分散
行列とから目標推定位置の共分散行列を算出し、さらに
目標位置の推定値を算出するときの初期値を設定し、目
標の観測行列と推定値の共分散行列と初期値とから目標
位置の推定値を算出し、さらに算出した推定値の収束具
合を判定するものである。A target position observing apparatus according to a fifth aspect of the present invention forms an observation matrix from target observation positions from a first sensor, a second sensor, and a third sensor, and obtains an observation matrix from the observation matrix and a covariance matrix of observation errors. Calculate the covariance matrix of the target estimated position, set the initial value when calculating the estimated value of the target position, and calculate the estimated value of the target position from the target observation matrix, the covariance matrix of the estimated value, and the initial value. After the calculation, the degree of convergence of the calculated estimated value is determined.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】実施の形態1 図1はこの発明の実施の形態1を示す目標位置観測装置
の構成図である。図中1〜3は従来の装置と同一であ
る。4は第1のセンサ1と第2のセンサ2及び第3のセ
ンサ3により観測した目標までの距離を入力して目標位
置に変換する観測行列を算出する観測行列生成器、5は
観測行列から目標位置の推定値の共分散行列を算出する
推定値評価器、6は観測行列生成器4からの観測行列と
推定値評価器5からの目標位置の推定値の共分散行列と
から目標位置の推定値を算出する推定値算出器、7は目
標位置の推定値である。Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram of a target position observing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 1 to 3 in the figure are the same as in the conventional apparatus. Reference numeral 4 denotes an observation matrix generator which inputs a distance to a target observed by the first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 and calculates an observation matrix to be converted into a target position. An estimator estimator 6 for calculating a covariance matrix of the estimated value of the target position. An estimated value calculator 7 for calculating the estimated value is an estimated value of the target position.
【0013】次に動作について説明する。第1のセンサ
1及び第2のセンサ2の位置をxy平面で各々P1(X
1,Y1),P2(X2,Y2),P3(X3,Y3)
とし、1以上の整数をkとしてk回目の観測時の各々の
センサから得られる目標の観測値(目標までの距離)を
各々R1k,R2k,R3kとおく。Next, the operation will be described. The positions of the first sensor 1 and the second sensor 2 are represented by P1 (X
1, Y1), P2 (X2, Y2), P3 (X3, Y3)
The target observation value (distance to the target) obtained from each sensor at the time of the k-th observation is set to R1k, R2k, and R3k, respectively, where k is an integer of 1 or more.
【0014】第1のセンサ1と第2のセンサ2及び第3
のセンサ3を中心として半径R1k,R2k及びR3k
の円のxy平面での方程式は、各々数1、数2、数3と
なる。The first sensor 1, the second sensor 2 and the third sensor
Radius R1k, R2k and R3k around the sensor 3 of
Equations on the xy plane of the circle are represented by Equations 1, 2, and 3, respectively.
【0015】[0015]
【数1】 (Equation 1)
【0016】[0016]
【数2】 (Equation 2)
【0017】[0017]
【数3】 (Equation 3)
【0018】各々のk回目の観測時にセンサから得られ
る距離から算出される目標の位置は、数1及び数2で表
される円の交点及び数1及び数3で表される円の交点あ
るいは数2及び数3で表される円の交点と考えられる。
数1及び数2の交点と数1及び数3の交点が合致すれば
数2及び数3の交点も自ずと合致するので、数1及び数
2の交点P12ktと数1及び数3の交点P13ktに
注目する。通常、各センサから得られる観測値(距離)
には観測誤差が重畳される。その観測誤差を各々dR
1,dR2,dR3とすると、第1のセンサ1及び第2
のセンサ2で観測される距離から得られる目標のxy平
面での位置P12kto及び第1のセンサ1及び第3の
センサ3で観測される距離から得られる目標のxy平面
での位置P13ktoは各々数1及び数2で表される円
の交点として算出される数4、数1及び数3で表される
円の交点として算出される数5となる。The position of the target calculated from the distance obtained from the sensor at the time of the k-th observation is the intersection of the circles represented by Equations 1 and 2 and the intersection of the circles represented by Equations 1 and 3 or It can be considered as the intersection of the circles represented by Equations 2 and 3.
If the intersections of Equations 1 and 2 and the intersections of Equations 1 and 3 match, the intersections of Equations 2 and 3 naturally match, so the intersection P12kt of Equations 1 and 2 and the intersection P13kt of Equations 1 and 3 Focus on it. Normally, observation value (distance) obtained from each sensor
Is superimposed with the observation error. The observation error is calculated as dR
1, dR2, dR3, the first sensor 1 and the second sensor 1
The position P12kto on the xy plane of the target obtained from the distance observed by the sensor 2 and the position P13kto on the xy plane obtained from the distance observed by the first sensor 1 and the third sensor 3 are respectively Equation 4 is calculated as an intersection of circles represented by Equations 1 and 2, and Equation 5 is calculated as an intersection of circles represented by Equations 1 and 3.
【0019】[0019]
【数4】 (Equation 4)
【0020】[0020]
【数5】 また、明らかに数6が成り立つ。(Equation 5) Equation 6 clearly holds.
【0021】[0021]
【数6】 (Equation 6)
【0022】ここで、関数F(xfk,yfk)を、数
7のように定義する。Here, the function F (xfk, yfk) is defined as shown in Expression 7.
【0023】[0023]
【数7】 (Equation 7)
【0024】数7で表される関数Fを、第1のセンサ1
と第2のセンサ2及び第3のセンサ3の観測誤差の初期
値をd(0)=(dR1,dR2,dR3)=0とし
て、点(P12kto,P13kto,d(0))のま
わりでテイラー展開し、2次以上の項を無視すると、数
8が得られる。The function F expressed by the equation (7) is converted to the first sensor 1
And the initial value of the observation error of the second sensor 2 and the third sensor 3 as d (0) = (dR1, dR2, dR3) = 0, and the Taylor around the point (P12kto, P13kto, d (0)) By expanding and ignoring terms of second and higher order, Equation 8 is obtained.
【0025】[0025]
【数8】 (Equation 8)
【0026】関数Fは第2のセンサ2及び第3のセンサ
3からの観測値に観測誤差が含まれなければ恒等的に零
になる。従って、数8の右辺を零とおいて数9を得る。The function F becomes zero if the observation values from the second sensor 3 and the third sensor 3 do not include an observation error. Therefore, Equation 9 is obtained by setting the right side of Equation 8 to zero.
【0027】[0027]
【数9】 (Equation 9)
【0028】数9の左辺は、第2のセンサ2及び第3の
センサ3の観測誤差の初期値により定まる観測値と考え
られる。数9の右辺第1項はセンサの観測誤差を状態変
数としたときの状態変数と観測行列との積と考えられ、
第2項及び第3項はセンサの観測誤差と観測行列の積で
あり、数9は観測系に観測誤差が含まれる線形状態方程
式と考えることができる。The left side of Equation 9 is considered to be an observation value determined by the initial value of the observation error of the second sensor 3 and the third sensor 3. The first term on the right side of Equation 9 is considered to be the product of the state variable and the observation matrix when the observation error of the sensor is used as the state variable,
The second and third terms are the product of the observation error of the sensor and the observation matrix, and Equation 9 can be considered as a linear state equation in which the observation system includes the observation error.
【0029】いま、観測値をZ、観測行列をH、求める
状態変数をxとおき、目標観測時の観測誤差をvとおけ
ば、数10と表される。Now, if an observation value is Z, an observation matrix is H, a state variable to be obtained is x, and an observation error at the time of target observation is v, expression 10 is obtained.
【0030】[0030]
【数10】 (Equation 10)
【0031】最小自乗法を用いれば観測値と状態変数x
との差の自乗を評価関数Jにすればよい。目標観測時の
観測誤差vの共分散をRとおけばJは数11となる。If the least squares method is used, the observed value and the state variable x
May be used as the evaluation function J. If the covariance of the observation error v at the time of the target observation is R, J is represented by Formula 11.
【0032】[0032]
【数11】 [Equation 11]
【0033】評価関数Jを最小にするxは、数11の右
辺を展開して、xについて微分した結果が零になるよう
なxである。従って求める状態変数xは数12と表され
る。The value x that minimizes the evaluation function J is such that the result of expanding the right side of Equation 11 and differentiating x becomes zero. Accordingly, the state variable x to be obtained is expressed by Expression 12.
【0034】[0034]
【数12】 (Equation 12)
【0035】ここで、P(+)は推定値の共分散行列で
ある。Here, P (+) is a covariance matrix of the estimated value.
【0036】次に、この発明を図1に従って説明する。
第1のセンサ1と第2のセンサ2及び第3のセンサ3は
同一の目標を観測し目標までの距離を観測するためのセ
ンサで、各々のセンサから目標までの距離を出力する。
観測行列生成器4では、上記第1のセンサ1と第2のセ
ンサ2及び第3のセンサ3からの目標までの距離を受け
て数8で表される観測行列G1kを演算して求める。推
定値評価器5では観測行列生成器4からの観測行列G1
kから数12中のP(+)、即ち、推定値の共分散行列
を演算する。推定値算出器6では推定値評価器5からの
推定値の共分散行列と観測行列生成器4からの観測行列
とから数12で表される観測誤差の推定値xの右辺第2
項を算出し、その観測誤差を加えた位置を目標の位置と
して出力する。数12導出の過程でd(0)=(0,
0,0)としているので、推定値算出器6の出力が求め
る目標位置の推定値7である。Next, the present invention will be described with reference to FIG.
The first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 are sensors for observing the same target and observing the distance to the target, and output the distance from each sensor to the target.
The observation matrix generator 4 receives the distances from the first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 to the target, and calculates and obtains an observation matrix G1k expressed by Expression 8. In the estimated value evaluator 5, the observation matrix G1 from the observation matrix generator 4 is obtained.
P (+) in Equation 12 from k, that is, the covariance matrix of the estimated value is calculated. The estimated value calculator 6 calculates the second value on the right side of the estimated value x of the observation error represented by Expression 12 from the covariance matrix of the estimated value from the estimated value evaluator 5 and the observation matrix from the observation matrix generator 4.
The term is calculated, and the position obtained by adding the observation error is output as the target position. In the process of deriving Equation 12, d (0) = (0,
(0, 0), the output of the estimated value calculator 6 is the estimated value 7 of the target position to be obtained.
【0037】このように目標までの距離の観測値を用い
て、第1のセンサ1と第2のセンサ2と第3のセンサ3
の観測誤差を状態変数とした状態方程式を仮定して観測
誤差を推定し目標位置を算出しているので、観測値に含
まれるセンサの観測誤差の影響を受けにくい。As described above, the first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 are used by using the observed value of the distance to the target.
Since the observation error is estimated and the target position is calculated by assuming a state equation using the observation error as a state variable, the observation position is hardly affected by the observation error of the sensor included in the observation value.
【0038】実施の形態2 図2はこの発明の実施の形態2を示す目標位置観測装置
の構成図である。図中1〜7は実施の形態1と同一であ
る。8は観測誤差の推定計算を行なうときの初期値を設
定する初期値設定器である。Second Embodiment FIG. 2 is a configuration diagram of a target position observation device according to a second embodiment of the present invention. 1 to 7 in the figure are the same as those in the first embodiment. Reference numeral 8 denotes an initial value setting device for setting an initial value for performing estimation calculation of an observation error.
【0039】次に動作について説明する。第1のセンサ
1と第2のセンサ2及び第3のセンサ3により目標まで
の距離を観測して推定値評価器5で観測誤差推定値の共
分散行列を算出するまでの動作は実施の形態1と同一で
ある。初期値設定器8では推定値算出器6で観測誤差の
推定値計算を行なうときの初期値、即ち数12のd
(0)を設定するものである。推定値算出器6では観測
行列生成器4からの観測行列と推定値評価器5からの推
定値の共分散行列と初期値設定器8からの初期値とから
数12で表される推定値xを算出する。Next, the operation will be described. The operation performed by the first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 to observe the distance to the target and calculate the covariance matrix of the observed error estimated value by the estimated value evaluator 5 is described in the embodiment. Same as 1. In the initial value setting unit 8, an initial value when the estimated value calculator 6 calculates the estimated value of the observation error, that is, d in Expression 12
(0) is set. The estimated value calculator 6 calculates the estimated value x represented by the equation 12 from the observation matrix from the observation matrix generator 4, the covariance matrix of the estimated value from the estimated value evaluator 5, and the initial value from the initial value setting device 8. Is calculated.
【0040】このように観測誤差の推定計算の初期値を
設定できるようにしているので、何らかの方法により観
測誤差の初期値を得て、この実施の形態に示すように設
定すると、より精度良くセンサの観測誤差を推定し、目
標の観測位置を算出できる。Since the initial value of the observation error estimation calculation can be set as described above, if the initial value of the observation error is obtained by any method and set as shown in this embodiment, the sensor accuracy can be improved. And the target observation position can be calculated.
【0041】実施の形態3 図3はこの発明の実施の形態3を示す目標位置観測装置
の構成図である。図中1〜7は実施の形態1と同一であ
る。9は推定値算出器6からの観測誤差推定値と推定値
の共分散行列P(+)を記憶しておく推定値記憶器であ
る。Third Embodiment FIG. 3 is a configuration diagram of a target position observation apparatus according to a third embodiment of the present invention. 1 to 7 in the figure are the same as those in the first embodiment. Reference numeral 9 denotes an estimated value storage that stores the observation error estimated value from the estimated value calculator 6 and the covariance matrix P (+) of the estimated value.
【0042】次に動作について説明する。第1のセンサ
1と第2のセンサ2及び第3のセンサ3により目標まで
の距離を観測して観測行列生成器4で観測行列を算出す
るまでの処理は実施の形態1と同一である。次に、前回
算出の観測誤差推定値をx(−)、前回推定値の共分散
行列をP(−)とおく。最小自乗法を用いれば、求める
べき観測誤差の推定値をxとして、xと前回算出の観測
誤差推定値x(−)との差の自乗、及び、観測値zとx
との差の自乗との和を評価関数J1にすれば良いので、
J1は数13と表される。Next, the operation will be described. The processing from the observation of the distance to the target by the first sensor 1, the second sensor 2 and the third sensor 3 to the calculation of the observation matrix by the observation matrix generator 4 is the same as in the first embodiment. Next, the observation error estimation value of the previous calculation is set to x (-), and the covariance matrix of the previous estimation value is set to P (-). If the least square method is used, the estimated value of the observation error to be obtained is x, and the square of the difference between x and the previously calculated observation error estimated value x (−), and the observed values z and x
And the sum of the square of the difference and the square may be used as the evaluation function J1.
J1 is represented by Expression 13.
【0043】[0043]
【数13】 (Equation 13)
【0044】J1を最小にするxはJ1の右辺を展開し
てxについて微分した結果が零になるようなxである。
従って求める推定値xは数14と表される。X which minimizes J1 is such that the result of expanding the right side of J1 and differentiating x becomes zero.
Therefore, the estimated value x to be obtained is expressed by Expression 14.
【0045】[0045]
【数14】 [Equation 14]
【0046】この発明を図3に従って説明する。第1の
センサ1と第2のセンサ2及び第3のセンサ3により目
標までの距離を観測して観測行列生成器4で目標の観測
行列を算出するまでの動作は実施の形態1と同一であ
る。推定値評価器5では前回算出の推定値の共分散行列
をP(−)と観測行列生成器4からの観測行列と目標観
測時の観測誤差vの共分散行列Rとから数14で表され
る推定値の共分散行列P(+)を算出する。推定値算出
器6では観測行列生成器4からの観測行列と推定値評価
器5からの推定値の共分散行列P(+)と推定値記憶器
9からの前回算出の観測誤差推定値x(−)とから数1
4のxで表される観測誤差推定値を算出する。算出され
た観測誤差の推定値及び推定値の共分散行列P(+)は
推定値記憶器9に送出されて次回観測誤差の推定値を算
出するときに前回推定値x(−)及び前回算出の共分散
行列P(−)として用いられる。The present invention will be described with reference to FIG. The operation from the first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 observing the distance to the target until the observation matrix generator 4 calculates the target observation matrix is the same as in the first embodiment. is there. The estimated value evaluator 5 expresses the covariance matrix of the previously calculated estimated value as P (−), the observation matrix from the observation matrix generator 4 and the covariance matrix R of the observation error v at the time of target observation, as shown in Expression 14. The covariance matrix P (+) of the estimated value is calculated. In the estimated value calculator 6, the covariance matrix P (+) of the observation matrix from the observation matrix generator 4 and the estimated value from the estimated value evaluator 5 and the previously calculated observation error estimated value x ( -) And from Equation 1
An observation error estimated value represented by x of 4 is calculated. The calculated estimated value of the observation error and the covariance matrix P (+) of the estimated value are sent to the estimated value storage 9 to calculate the estimated value of the next observation error, and calculate the previous estimated value x (−) and the previous calculated value. Is used as the covariance matrix P (−) of
【0047】このように目標の位置を観測したときに、
目標の観測値と前回算出した推定値とから観測誤差を収
束計算し、目標の観測位置を算出するので精度がよい。When the target position is observed as described above,
Since the observation error is converged from the target observation value and the previously calculated estimation value and the target observation position is calculated, the accuracy is high.
【0048】実施の形態4 図4はこの発明の実施の形態4を示す目標位置観測装置
の構成図である。図中、1〜7及び9は実施の形態3と
同一である。8は観測誤差推定計算の初期値を設定する
初期値設定器である。Fourth Embodiment FIG. 4 is a configuration diagram of a target position observation device according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 7 and 9 are the same as those of the third embodiment. Reference numeral 8 denotes an initial value setting device for setting an initial value of the observation error estimation calculation.
【0049】次に動作について説明する。第1のセンサ
1と第2のセンサ2及び第3のセンサ3により目標まで
の距離を観測して目標位置の推定値7を算出するまでの
処理は実施の形態3と同一である。初期値設定器8では
推定値算出器6で観測誤差の推定値計算を行なうときの
初期値、即ち数14のx(−)の初期値を設定するもの
で、観測誤差推定値の収束計算の初期値となる。初期値
設定器8からの観測誤差初期値は推定値記憶器9に送ら
れて記憶され、初めて(第1回目)の観測誤差収束計算
に用いられる。推定値算出器6では観測行列生成器4か
らの観測行列と推定値評価器5からの推定値の共分散行
列と推定値記憶器9からの前回計算時の観測誤差推定
値、または、初めて(第1回目)の推定計算の時は観測
誤差の初期値とから数14で表される推定値xを算出し
て観測誤差の推定値を計算し、目標位置の推定値7とし
て出力する。Next, the operation will be described. The processing up to calculating the estimated value 7 of the target position by observing the distance to the target by the first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 is the same as that of the third embodiment. The initial value setting unit 8 sets an initial value when the estimated value calculator 6 calculates the estimated value of the observation error, that is, sets an initial value of x (−) in the equation (14). Default value. The observation error initial value from the initial value setting unit 8 is sent to and stored in the estimated value storage 9 and is used for the first (first) observation error convergence calculation. In the estimated value calculator 6, the covariance matrix of the observed matrix from the observed matrix generator 4 and the estimated value from the estimated value evaluator 5 and the estimated value of the observation error at the previous calculation from the estimated value storage unit 9, or for the first time ( At the time of the first estimation calculation, an estimated value x represented by Expression 14 is calculated from the initial value of the observation error and the estimated value of the observation error is calculated, and is output as the estimated value 7 of the target position.
【0050】このように推定値の収束計算を行なうとき
の初期値を設定できるので、何らかの方法により観測誤
差の初期値を設定すると、観測誤差の推定値を早く収束
させることができ、さらに精度良く目標位置を推定でき
る。As described above, since the initial value at the time of performing the convergence calculation of the estimated value can be set, if the initial value of the observation error is set by any method, the estimated value of the observation error can be quickly converged, and the accuracy can be further improved. The target position can be estimated.
【0051】実施の形態5 図5はこの発明の実施の形態5を示す目標位置観測装置
の構成図である。図中、1〜9は実施の形態4と同一で
ある。10は観測誤差の推定値の収束の具合を判定する
推定値収束判定器、11は推定値収束判定器10の出力
で目標位置の推定値算出結果である。Fifth Embodiment FIG. 5 is a configuration diagram of a target position observation device according to a fifth embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 9 are the same as in the fourth embodiment. Reference numeral 10 denotes an estimated value convergence determiner that determines the degree of convergence of the estimated value of the observation error.
【0052】次に動作について説明する。第1のセンサ
1と第2のセンサ2及び第3のセンサ3により目標まで
の距離を観測して観測誤差推定値を算出し、推定値記憶
器9で算出した観測誤差を記憶するまでの処理は実施の
形態4と同一である。推定値収束判定器10では前回算
出した目標位置の推定値と今回算出した目標位置の推定
値とを比較して目標位置の推定値7の収束具合を監視す
る。推定値収束判定器10は目標位置の推定値がある値
以下に収束しているときに、推定値計算が収束したもの
として観測誤差の推定値7を目標位置の推定値算出結果
11として出力する。Next, the operation will be described. Processing until the first sensor 1, the second sensor 2, and the third sensor 3 observe the distance to the target, calculate an observation error estimated value, and store the observation error calculated by the estimated value storage 9. Is the same as in the fourth embodiment. The estimated value convergence determiner 10 monitors the degree of convergence of the estimated value 7 of the target position by comparing the previously calculated estimated value of the target position with the currently calculated estimated value of the target position. When the estimated value of the target position converges to a certain value or less, the estimated value convergence determiner 10 outputs the observation error estimated value 7 as the target position estimated value calculation result 11 assuming that the estimated value calculation has converged. .
【0053】このように目標位置の推定値を収束計算
し、さらに収束判定をしているので得られる推定値算出
結果の精度がよい。As described above, since the convergence calculation of the estimated value of the target position is performed and the convergence is determined, the accuracy of the obtained estimated value calculation result is high.
【0054】[0054]
【発明の効果】第1、第2の発明によればセンサの観測
誤差を状態変数とした状態方程式を導出し、その解を算
出することでセンサの観測誤差を算出し目標位置を推定
計算できるという効果がある。According to the first and second aspects of the present invention, a state equation using the observation error of the sensor as a state variable is derived and its solution is calculated, whereby the observation error of the sensor is calculated, and the target position can be estimated and calculated. This has the effect.
【0055】第3、第4の発明によればセンサの観測誤
差を状態変数とした状態方程式を導出し、解を算出する
毎にその解を記憶し、その解を用いて収束計算を行い目
標の位置を算出しているので精度良く目標位置が推定で
きるという効果がある。According to the third and fourth aspects of the present invention, a state equation using the sensor observation error as a state variable is derived, and each time a solution is calculated, the solution is stored. Is calculated, the target position can be accurately estimated.
【0056】第5の発明によればセンサの観測誤差を状
態変数とした状態方程式を導出し、解を算出する毎にそ
の解を記憶し、その解を用いて目標位置を収束計算し、
その解の収束具合を判定できるという効果がある。According to the fifth aspect of the present invention, a state equation using the observation error of the sensor as a state variable is derived, the solution is stored each time a solution is calculated, and the target position is converged using the solution,
There is an effect that the degree of convergence of the solution can be determined.
【図1】 この発明の実施の形態1を示す目標位置観測
装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a target position observation device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の実施の形態2を示す目標位置観測
装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a target position observation device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態3を示す目標位置観測
装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a target position observation device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】 この発明の実施の形態4を示す目標位置観測
装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a target position observation device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】 この発明の実施の形態5を示す目標位置観測
装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a target position observation device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図6】 3つのセンサからなる目標位置観測装置の一
構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a target position observation device including three sensors.
【図7】 従来のセンサの観測誤差算出装置の構成図で
ある。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional sensor observation error calculation device.
1 第1のセンサ、2 第2のセンサ、3 第3のセン
サ、4 観測行列生成器、5 推定値評価器、6 推定
値算出器、7 目標位置の推定値、8 初期値設定器、
9 推定値記憶器、10 推定値収束判定器、11 目
標位置の推定値算出結果、12 目標、13 目標位置
計算結果、14 第1の交点算出器、15 第1の目標
位置、16 第2の交点算出器、17 第2の目標位
置、18平均値算出器、19 目標の位置、20 第1
のセンサで観測した目標までの距離、21 第2のセン
サで観測した目標までの距離、22 第3のセンサで観
測した目標までの距離。1 1st sensor, 2nd sensor, 3rd sensor, 4 observation matrix generator, 5 estimated value evaluator, 6 estimated value calculator, 7 estimated value of target position, 8 initial value setting device,
9 Estimated value storage, 10 Estimated value convergence determiner, 11 Target position estimated value calculation result, 12 target, 13 Target position calculation result, 14 First intersection calculator, 15 First target position, 16 Second Intersection calculator, 17 second target position, 18 average value calculator, 19 target position, 20 first
Distance to the target observed by the second sensor, 21 distance to the target observed by the second sensor, and 22 distance to the target observed by the third sensor.
Claims (5)
出力する第1のセンサと、上記第1のセンサから離れた
位置に配置され同じ目標を観測して目標位置の距離を出
力する第2のセンサと、上記第1のセンサ及び第2のセ
ンサから離れた位置に配置され同じ目標を観測して目標
位置の距離を出力する第3のセンサとを備え、上記三つ
のセンサからの目標位置の距離から目標位置を計算する
目標位置観測装置において、上記第1、第2及び第3の
センサによって観測された目標位置の距離を入力として
目標位置の観測行列を演算する観測行列生成器と、上記
第1から第3のセンサ観測された目標位置の距離に含ま
れる観測誤差の共分散と観測行列とから目標位置推定値
の共分散行列を算出する推定値評価器と、上記観測行列
と推定値評価器からの共分散行列とから目標位置を推定
計算する推定値算出器とを具備したことを特徴とした目
標位置観測装置。1. A first sensor for observing a target position and outputting a distance from the target position, and a first sensor arranged at a position distant from the first sensor to observe the same target and output a distance from the target position. A second sensor, and a third sensor which is arranged at a position apart from the first sensor and the second sensor, observes the same target, and outputs a distance of the target position, and outputs a signal from the three sensors. In a target position observing device that calculates a target position from a distance of the target position, an observation matrix generator that calculates an observation matrix of the target position by using the distances of the target positions observed by the first, second, and third sensors as inputs. An estimation value estimator for calculating a covariance matrix of a target position estimated value from a covariance of an observation error included in a distance between the first to third sensor-observed target positions and an observation matrix; And from the estimator estimator A target position observing apparatus, comprising: an estimated value calculator for estimating and calculating a target position from the covariance matrix.
設定する初期値設定器を備え、目標位置の推定計算の初
期値を推定値算出器に送出することを特徴とする請求項
1記載の目標位置観測装置。2. The apparatus according to claim 1, further comprising an initial value setting device for setting an initial value when estimating and calculating the target position, and transmitting an initial value of the estimating calculation of the target position to the estimated value calculating device. Target position observation device.
の出力を記憶しておく推定値記憶器を備え、推定値記憶
器の内容を推定値評価器及び推定値算出器に送出するこ
とを特徴とする請求項1記載の目標位置観測装置。3. An estimated value storage for storing an output of an estimated value calculator for calculating an estimated position of a target, wherein the contents of the estimated value storage are sent to the estimated value evaluator and the estimated value calculator. The target position observation device according to claim 1, wherein:
を設定する初期値設定器を備え、推定計算の初期値を推
定値記憶器に送出することを特徴とする請求項3記載の
目標位置観測装置。4. The target according to claim 3, further comprising an initial value setting device for setting an initial value when calculating an estimated position of the target, and transmitting an initial value of the estimation calculation to the estimated value storage. Position observation device.
の出力を監視して推定値の収束を判定する推定値収束判
定器を備え、目標の推定位置が収束した後に推定値を算
出結果として出力することを特徴とした請求項4記載の
目標位置観測装置。5. An estimated value convergence determiner that monitors an output of an estimated value calculator that calculates an estimated position of a target and determines convergence of the estimated value, and calculates an estimated value after the estimated position of the target converges. The target position observing device according to claim 4, wherein the target position is output.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10286266A JP2000111634A (en) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | Target position observation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10286266A JP2000111634A (en) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | Target position observation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000111634A true JP2000111634A (en) | 2000-04-21 |
Family
ID=17702144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10286266A Pending JP2000111634A (en) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | Target position observation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000111634A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021517651A (en) * | 2018-06-24 | 2021-07-26 | 三菱電機株式会社 | Radar system, how to generate radar images and computer readable memory |
-
1998
- 1998-10-08 JP JP10286266A patent/JP2000111634A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021517651A (en) * | 2018-06-24 | 2021-07-26 | 三菱電機株式会社 | Radar system, how to generate radar images and computer readable memory |
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