JP4794416B2 - Target location system - Google Patents
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Description
この発明は、複数の方位測定装置を用いて目標から放射される電波を分析することにより、目標の位置を標定するようにした目標位置標定装置に関するものである。 The present invention relates to a target position locating apparatus that determines a target position by analyzing radio waves radiated from a target using a plurality of azimuth measuring apparatuses.
複数の方位測定装置等を用いて目標から放射される電波を分析することにより目標の位置を標定することが知られている。
例えば、目標より送信される電波を受信することで目標の方位を測定する位置情報部と、自己位置を設定する位置設定部と、位置情報部に対して到来電波の方位の基準方位を設定する基準方位設定部とを備えた方位測定装置を少なくとも2つ用いて、目標位置を標定する目標位置標定装置において、互いに自己の有する位置情報部により相手の方位を測定すると共に相手の自己位置を取得し、相手の方位および相手の自己位置と、自分の自己位置とに基づいて目標方位を求める基準となる基準方位を演算することにより、基準方位の設定を高精度に行うようにした目標位置標定装置が知られている。(特許文献1参照)
For example, a position information unit that measures the direction of the target by receiving a radio wave transmitted from the target, a position setting unit that sets the self-position, and a reference direction of the direction of the incoming radio wave for the position information unit In a target position locating device that uses at least two azimuth measuring devices equipped with a reference azimuth setting unit to measure a target position, the other party's own position is measured and the other party's own position is obtained by using the position information unit of each other. The target position is determined with high accuracy by calculating the reference direction that is the reference for obtaining the target direction based on the other party's direction and the other party's own position. The device is known. (See Patent Document 1)
複数の方位測定装置を用いて目標から放射される電波を分析することにより三角測量の原理等で目標の位置を標定する際に、目標から見て互いに直交する方向に近い方向から測定を実施した場合は、高精度に目標位置を標定できるが、目標から見て近接した方向から目標の方位を測定した場合は、位置標定誤差が大きいという課題があった。
これを解決するためには極力互いに直交する方向から目標の方位を測定する必要があるが、目標周辺に危険エリアが存在するなど、方位測定装置を搭載した航空機等の飛行可能領域に制約がある場合は、必ずしも互いに直交する方向から測定できないことになる。
When locating the target position using the principle of triangulation, etc. by analyzing the radio waves radiated from the target using multiple azimuth measuring devices, measurements were performed from directions close to each other perpendicular to the target. In this case, the target position can be determined with high accuracy. However, when the direction of the target is measured from a direction close to the target, there is a problem that a position determination error is large.
In order to solve this, it is necessary to measure the direction of the target from directions orthogonal to each other as much as possible, but there is a restriction on the flightable area of an aircraft etc. equipped with a direction measuring device, such as the presence of a dangerous area around the target In such a case, measurement cannot always be performed from directions orthogonal to each other.
この発明の目的は、方位測定装置を搭載した航空機等が、目標周辺の危険エリアに進入しなくても、等価的に目標から見て互いに直交する方向に近い方向から測定が実施できるようにして、高精度に目標位置の標定を行うようにした目標位置標定装置を提供するものである。 An object of the present invention is to enable an aircraft or the like equipped with a direction measuring device to perform measurement from directions that are equivalent to directions orthogonal to each other equivalently when viewed from the target, without entering the danger area around the target. The present invention provides a target position locating device that performs target position locating with high accuracy.
この発明の目標位置標定装置は、少なくとも2つの移動する航空機、艦船または車両にそれぞれ搭載された観測点に設けた方位測定装置からの目標方位の観測結果に基づき目標位置の標定を行う目標位置標定装置において、
目標からの電波を受信する第1の目標電波受信部と、この第1の目標電波受信部で受信した目標電波を用いて目標方位を算出する第1の目標方位算出部と、自機位置の座標を算出する第1の自己位置算出部と、前記第1の目標方位算出部で求めた方探結果1及び前記第1の自己位置算出部で求めた自己位置座標のデータを転送する第1の観測データ転送部と、前記第1の観測データ転送部からの方探結果1及び自己位置座標のデータを記録する第1の記録部と、前記第1の観測データ転送部からの方探結果1及び自己位置座標のデータを後記する第2の観測点の方位測定装置に送信する第1の通信部を設けた第1の観測点の方位測定装置、前記目標から放射され既知の反射面で反射した電波を受信する第2の目標電波受信部と、この第2の目標電波受信部で受信した目標電波を用いて目標方位を算出する第2の目標方位算出部と、自機位置の座標を算出する第2の自己位置算出部と、前記第2の目標方位算出部で求めた方探結果2及び前記第2の自己位置算出部で求めた自己位置座標のデータを転送する第2の観測データ転送部と、前記第2の観測データ転送部からの方探結果2及び自己位置座標のデータを記録する第2の記録部と、前記第1の通信部からの方探結果1及び自己位置座標のデータを受信する第2の通信部と、前記反射面の位置座標及び前記反射面の角度の情報を予め保持する反射面情報保持部と、前記第2の通信部からの方探結果1(Θ1)と自己位置座標(x1,y1)、及び第2の観測データ転送部からの方探結果2(Θ2)と自己位置座標(x2,y2)、及び前記反射面情報保持部からの反射面位置座標(x3,y3)と反射面角度(Θ3)に基づいて演算処理し、目標位置の標定を行う目標位置標定処理部とを設けた第2の観測点の方位測定装置を備え、前記第1の観測点の方位測定装置の目標方位と前記第2の観測点の方位測定装置の目標方位とのなす角度が前記反射面がない場合と比べより直角に近い方向から測定するようにしたものである。
Target position locating system of the present invention, the target of performing the orientation of the target position based on the target azimuth observations from the azimuth measuring device provided at least two moving aircraft, the observation points which are respectively mounted on the ship or vehicle In the location system,
A first target radio wave receiving unit that receives radio waves from the target, a first target azimuth calculating unit that calculates a target azimuth using the target radio wave received by the first target radio wave receiving unit, A first self-position calculation unit that calculates coordinates, a
適当な位置に存在する反射面あるいは反射点での反射波を活用することにより、等価的に目標から見て互いに直交する方向に近い方向から観測を行うことにより、高精度の目標位置標定が可能となる。これにより測定装置を搭載した航空機等が飛行危険エリア等に進入せずに所定の精度での目標位置標定が可能となったり、航空機の燃料の節約等が可能となる効果が期待できる。 By using the reflected wave at the reflection surface or reflection point at an appropriate position, the target position can be determined with high precision by equivalently observing from directions close to each other when viewed from the target. It becomes. As a result, it can be expected that the target position can be determined with a predetermined accuracy without causing the aircraft or the like equipped with the measuring apparatus to enter the dangerous flight area or the like, and the fuel of the aircraft can be saved.
実施の形態1
この発明の実施の形態1における目標位置標定装置を図1〜図5に基づいて説明する。図1はこの発明の実施形態1のブロック構成図、図2は反射面を用いない場合の基本処理を示す処理内容の説明図、図3は近接した方向からの観測による位置標定結果の計算例を示す図、図4は反射面を用いた場合の処理内容の説明図、図5は等価的に離隔した方向からの観測による位置標定結果の計算例を示す図である。
A target position locating apparatus according to
図1のブロック構成図において、航空機、艦船、車両等に搭載されるか或いは地上に固定される方位測定装置1は、第1の観測点に位置し、目標3からの到来電波の方探機能を有する。同じく、航空機、艦船、車両等に搭載されるか或いは地上に固定される方位測定装置2は、第2の観測点に位置し、目標3から放射され既知の反射面4で反射した到来電波の方探機能を有する。反射面4は航空機、艦船、車両等に搭載した反射体あるいは地上の建築物等でよく、すでにその位置座標及び反射面角度が知られているものである。更に、これら方位測定装置1、2の観測点は目標3から見て実際に互いに直交する方向に位置していなくてもよい。なお以下の説明では、方位測定装置1、2は航空機に搭載されている場合について説明する。
In the block diagram of FIG. 1, an
航空機Aに搭載された方位測定装置1は、目標3からの電波を受信する目標電波受信部10、目標電波受信部10で受信した目標電波を用いて目標方位を算出する目標方位算出部11、自機位置の座標を算出する自己位置算出部12、目標方位算出部11で求めた方探結果1(Θ1)及び自己位置算出部12で求めた自己位置座標(x1,y1)のデータを記録部14及び通信部15へ転送する観測データ転送部13、観測データ転送部13から転送されたデータを記録する記録部14、観測データ転送部13から転送されたデータを第2の観測点にいる航空機Bに搭載された方位測定装置2へ送信する通信部15を備えている。
The
航空機Bに搭載された方位測定装置2は、目標3から放射され既知の反射面4で反射した電波を受信する目標電波受信部20、受信した目標電波を用いて目標方位を算出する目標方位算出部21、自機位置の座標を算出する自己位置算出部22、方位測定装置1の通信部15から伝送された方探結果1(Θ1)及び自己位置座標(x1,y1)の観測データを受信する通信部23、反射面4の位置座標(x3,y3)及び反射面4の角度(Θ3)の情報を予め保持する反射面情報保持部24、通信部23より入力する方探結果1(Θ1)と自己位置座標(x1,y1)、及び自己位置算出部22より入力する自己位置座標(x2,y2)、及び目標方位算出部21より入力する方探結果2(Θ2)、及び反射面情報保持部24より入力する反射面位置座標(x3,y3)と反射面角度(Θ3)を用いて目標位置の標定結果を求める目標位置標定処理部25、目標位置標定処理部25への入力情報を記録し目標位置標定結果をユーザに表示する、記録部と表示部の機能を有する表示記録部26を備えている。また上記目標位置標定処理部25は、入力された各データ(x1,y1〜x3,y3、Θ1〜Θ3)の情報を表示記録部26または地上の位置標定装置に送信するための通信部(図示省略)へ転送する観測データ転送部の機能も有している。
なお上記した自己位置算出部12、22はGPS(GlobalPositioning System)受信機を用いて自己位置を自動的に測定してもよいし、手動で設定してもよい。また反射面情報保持部24に保持されている反射面4の位置座標(x3,y3)及び反射面角度(Θ3)の情報は既に知られているので、目標位置標定処理部25にメモリとして内蔵していてもよい。
The
Note that the above-described self-
次にこの発明の実施形態1において、第1の観測点及び第2の観測点で方位測定装置1及び2が算出した方探結果(Θ1、Θ2)から目標3の位置を標定する処理内容について説明する。まず、予備説明として反射面4がない場合について図2を用いて説明する。
図2(a)は、第1の観測点(以下観測点1という)にいる方位測定装置1と第2の観測点2(以下観測点2という)にいる方位測定装置2が、目標3を方探している状態の図で、図2(b)は、方位測定装置1、2がX−Y平面上にあり、基準方位をX軸として、観測点1および観測点2での方探結果(Θ1、Θ2)から目標位置を求める処理内容を示す図である。
図2において、真の目標位置座標を(x,y)=(0,0)とする。これは未知のものである。このとき観測点1及び観測点2の位置座標を以下のように極座標で表す。
観測点1の位置座標 (x1,y1)=(r1・cosθ1,r1・sinθ1)
観測点2の位置座標 (x2,y2)=(r2・cosθ2,r2・cosθ2)
ここで、θ1は観測点1と目標3を結ぶ線がX軸となす角度、θ2は観測点2と目標3を結ぶ線がX軸となす角度である。r1は観測点1と目標3との距離、r2は観測点2と目標3との距離である。
Next, in
FIG. 2A shows that the
In FIG. 2, the true target position coordinates are (x, y) = (0, 0). This is unknown. At this time, the position coordinates of the
Position coordinates of observation point 1 (x1, y1) = (r1 · cos θ1, r1 · sin θ1)
Position coordinates of observation point 2 (x2, y2) = (r2, cos θ2, r2, cos θ2)
Here, θ1 is an angle formed by a line connecting the
観測点1における方探誤差をφ1、観測点2における方探誤差をφ2として、観測点1及び観測点2における方探結果を直線の式で表すと以下のようになる。
観測点1の方探結果y=a1・x+b1 ・・・(1)
a1=tan(θ1−φ1)
b1=r1sinθ1−tan(θ1−φ1)・r1cosθ1
=y1−tan(θ1−φ1)・x1
θ1−φ1=Θ1+180°
Θ1:観測点1における目標方探結果(方探結果1)
観測点2の方探結果y=a2・x+b2 ・・・(2)
a2=tan(θ2−φ2)
b2=r2sinθ2−tan(θ2−φ2)・r2cosθ2
=y2−tan(θ2−φ2)・x2
θ2−φ2=Θ2+180°
Θ2:観測点2における目標方探結果(方探結果2)
When the direction finding error at
Observation result at observation point 1 y = a1 · x + b1 (1)
a1 = tan (θ1−φ1)
b1 = r1sin θ1-tan (θ1-φ1) · r1cos θ1
= Y1-tan (θ1-φ1) · x1
θ1-φ1 = Θ1 + 180 °
Θ1: Target search result at observation point 1 (Search result 1)
Observation result at observation point 2 y = a2 · x + b2 (2)
a2 = tan (θ2−φ2)
b2 = r2sin θ2-tan (θ2-φ2) · r2cos θ2
= Y2-tan (θ2-φ2) · x2
θ2-φ2 = Θ2 + 180 °
Θ2: Target search result at observation point 2 (Search result 2)
上記の(1)式及び(2)式の交点を求めることにより三角測量の原理で目標位置の座標を求めることができる。
即ち、目標位置座標(目標位置標定結果)は、次の(3)式となる。
(x,y)=((b2-b1)/(a1-a2),(a1b2-a2b1)/(a1-a2))
・・・(3)
従って、観測点1における方位測定装置1の自己位置算出部12から得られる自己位置座標(x1,y1)及び目標方位算出部11から得られる方探結果1(Θ1)を通信部15により観測点2へ伝送し、観測点2における方位測定装置2の自己位置算出部22から得られる自己位置座標(x2,y2)及び目標方位算出部21から得られる方探結果2(Θ2)も用いることにより、観測点2にいる方位測定装置2の目標位置標定処理部25にて目標位置を標定することができる。
The coordinates of the target position can be obtained by the principle of triangulation by obtaining the intersection of the above equations (1) and (2).
That is, the target position coordinates (target position determination result) are expressed by the following equation (3).
(X, y) = ((b2-b1) / (a1-a2), (a1b2-a2b1) / (a1-a2))
... (3)
Therefore, the communication unit 15 transmits the self-position coordinates (x1, y1) obtained from the self-position calculation unit 12 of the
通常、位置標定を行うべき目標3は航空機等が容易には飛行して進入できない飛行危険エリアに存在するため、航空機A(観測点1)と航空機B(観測点2)は目標3に対して近接した方向から方探を行わざるを得ない。したがってどうしても位置標定誤差が大きくなってしまう。このことについて図3を用いて位置標定結果をシュミレーションした計算例を説明する。
図3に示したように目標3に対して近接した方向から方探を行って目標位置標定を実施する場合、2つの観測点1、2における方探結果の直線の傾きが近い値となるため、この2つの直線の交点の分布も大きくばらつく。その結果、観測点1のr1を80[NM(rms)]、θ1を250[deg]、観測点2のr2を100[NM(rms)]、θ2を284[deg]とした時、位置標定誤差は23.5[NM(rms)]となり、位置標定誤差が大きい。
Usually, the
As shown in FIG. 3, when the target position is determined by performing the direction finding from the direction close to the
そこで図4に示したように、位置座標及び角度が既知の反射面4からの反射波を用いて目標位置標定を行うことにより位置標定精度を大幅に向上することができる。反射面4を用いた場合の目標位置標定の処理内容について説明する。まず観測点1において方探結果1(Θ1)及び自己位置座標(x1,y1)を求めて観測点2へ送信する。次に観測点2では反射面4による反射波の方位を算出することにより等価的に目標3と反射面4を結ぶ直線上から方探を行ったのと同じ結果を得ることができる。
等価的な方探結果2 Θ2’=2Θ3−Θ2
Θ2:観測点2における方探結果
Θ3:反射面の角度(反射面情報保持部24に予め登録)
Therefore, as shown in FIG. 4, by performing the target position determination using the reflected wave from the
Equivalent method of finding 2 Θ2 '= 2Θ3-Θ2
Θ2: Direction finding result at
Θ3: angle of reflection surface (pre-registered in reflection surface information holding unit 24)
等価的な観測点2の位置座標は次の(4)式で求めることができる。
(x2,y2):観測点2の位置座標
Θ4=2(Θ3−Θ2)
以上より反射波を用いて求めた等価的な方探結果2(Θ2’)及び等価的な観測点2の位置座標(x2’,y2’)をそれぞれ方探結果2(Θ2)、観測点2の位置座標(x2,y2)として反射面がない場合と同じ処理により位置標定を行うことによって、目標に対して離隔した方向(目標からみて互いに直交する方向に近い方向)から方探を行ったのと同様な高い精度での目標位置標定が可能となる。この処理は航空機B(観測点2)の方位測定装置2の目標位置標定処理部25で実施する。
An equivalent position coordinate of the
(X2, y2): Position coordinates of
Θ4 = 2 (Θ3-Θ2)
As described above, the equivalent direction finding result 2 (Θ2 ′) obtained by using the reflected wave and the position coordinates (x2 ′, y2 ′) of the
反射面4を用いて、等価的に目標に対して離隔した方向から方探を行った場合の目標位置の標定結果をシュミレーションした計算例を図5に示す。
図5に示したように、等価的に目標に対して離隔した方向から方探を行うことにより、2つの観測点1、2における方探結果の傾きが垂直に近くなるため、この2つの直線の交点も分布のばらつきは小さくなり高い精度での目標位置標定が可能となる。その結果、観測点1のr1を80[NM(rms)]、θ1を250[deg]、観測点2のr2を100[NM(rms)]、θ2を350[deg]とした時、位置標定誤差は4.6[NM(rms)]となり、位置標定誤差が小さい。
FIG. 5 shows a calculation example in which the target position locating result is simulated when the direction search is performed from the direction that is equivalently separated from the target by using the reflecting
As shown in FIG. 5, by performing a direction search from a direction that is equivalently separated from the target, the inclinations of the direction search results at the two
実施の形態2
この発明の実施形態1では位置座標及び角度が既知の反射面4の情報を用いて目標位置標定を行う装置及び処理内容を示したが、実施形態1では、目標信号が反射面4で鏡面反射すること、及び反射面4の角度が既知であることが必要であった。この発明の実施形態2では反射面4ではなく反射点5を用い、目標信号が反射面で鏡面反射しなくても、観測点1及び観測点2に到来する目標信号の時間差を用いて双曲線法を組み合わせることにより目標位置標定が可能となるようにしたものである。
In the first embodiment of the present invention, the apparatus and the processing content for performing the target position determination using the information of the reflecting
この発明の実施の形態2における目標位置標定装置を図6〜図10に基づいて説明する。図6はこの発明の実施形態2のブロック構成図、図7は反射点を用いない場合の基本処理を示す処理内容の説明図、図8は近接した方向からの観測による位置標定結果の計算例を示す図、図9は反射点を用いた場合の処理内容の説明図、図10は等価的に離隔した方向からの観測による位置標定結果の計算例を示す図である。
A target position locating device according to
図6のブロック構成図において、図1に示す実施の形態1のブロック構成図と同一または相当する部分には同一符号を付している。航空機、艦船、車両等(図6では航空機)に搭載される方位測定装置1および2は、第1の観測点および第2の観測点にそれぞれ位置される。方位測定装置1は目標3からの到来電波の方探機能を有する。方位測定装置2は目標3から放射され既知の反射点5で反射した到来電波の方探機能を有する。反射点5は、航空機、艦船、車両等に搭載した反射体あるいは地上の建築物等でよく、すでにその位置座標が知られているものである。これら方位測定装置1、2の観測点は目標3から見て実際に互いに直交する方向に位置していなくてもよい。
In the block configuration diagram of FIG. 6, the same or corresponding parts as those in the block configuration diagram of the first embodiment shown in FIG.
航空機A(観測点1)に搭載した方位測定装置1は、目標からの電波を受信する目標電波受信部10、受信した目標電波を用いて目標方位を算出する目標方位算出部11、自機位置の座標を算出する自己位置算出部12、航空機A(観測点1)と航空機B(観測点2)の間で時刻同期をとるためのGPS受信機16、GPS受信機16からの信号と受信した目標電波を用いて信号到来時刻を測定する信号到来時刻測定部17、目標方位算出部11で求めた方探結果1(Θ1)、自己位置算出部12で求めた自己位置座標(x1,y1)及び信号到来時刻測定部17で求めた信号到来時刻1(t1)のデータを通信部15及び記録部14へ転送する観測データ転送部13、観測データ転送部13から転送されたデータを航空機B(観測点2)へ伝送する通信部15、観測データ転送部13から転送されたデータを記録する記録部14を備えている。
The
航空機B(観測点2)に搭載した方位測定装置2は、目標から放射され反射点5で反射・散乱した電波を受信する目標電波受信部20、自機位置の座標を算出する自己位置算出部22、航空機A(観測点1)の通信部15から伝送された方探結果1(Θ1)、自己位置座標(x1,y1)及び信号到来時刻(t1)の観測データを受信する通信部23、航空機A(観測点1)と航空機B(観測点2)の間で時刻同期をとるためのGPS受信機27、GPS受信機27からの信号と受信した目標電波を用いて信号到来時刻を測定する信号到来時刻測定部28、反射点5の位置座標(x3,y3)の情報を予め保持する反射点情報保持部29、通信部23より入力する方探結果1(Θ1)、自己位置座標(x1,y1)及び信号到来時刻(t1)、及び自己位置算出部22より入力する自己位置座標(x2,y2)、及び信号到来時刻測定部28より入力する信号到来時刻(t2)、及び反射点情報保持部29より入力する反射点位置座標(x3,y3)を用いて目標位置標定結果を求める目標位置標定処理部25、目標位置標定処理部25への入力情報を記録し目標位置標定結果をユーザに表示する、記録部と表示部の機能を有する表示記録部26を備えている。また上記目標位置標定処理部25は、入力された各データ(x1,y1〜x3,y3、Θ1、t1〜t2)の情報を表示記録部26または地上の位置標定装置に送信するための通信部(図示省略)へ転送する観測データ転送部の機能も有している。
なお反射点情報保持部29に保持されている反射点5の位置座標(x3,y3)の情報は既に知られているので、目標位置標定処理部25にメモリとして内蔵していてもよい。
The
Since the information of the position coordinates (x3, y3) of the
次にこの発明の実施形態2において、第1の観測点で方位測定装置1が算出した方探結果(Θ1)及び第2の観測点で方位測定装置2が算出した信号到来時刻の差から目標3の位置を標定する処理内容について説明する。まず、予備説明として反射点5がない場合について図7を用いて説明する。
図7(a)は、第1の観測点(以下観測点1という)にいる方位測定装置1と第2の観測点2(以下観測点2という)にいる方位測定装置2が、目標3を方探している状態の図で、図7(b)は、方位測定装置1、2がX−Y平面上にあり、基準方位をX軸として、観測点1での方探結果(Θ1)および観測点2での信号到来時刻差から目標位置を求める処理内容を示す図である。
図7において、真の目標位置座標を(x,y)=(0,0)とする。これは未知のものである。このとき観測点1及び観測点2の位置座標を以下のように極座標で表す。
観測点1の位置座標 (x1,y1)=(r1・cosθ1,r1・sinθ1)
観測点2の位置座標 (x2,y2)=(r2・cosθ2,r2・cosθ2)
ここで、θ1は観測点1と目標3を結ぶ線がX軸となす角度、θ2は観測点2と目標3を結ぶ線がX軸となす角度である。r1は観測点1と目標3との距離、r2は観測点2と目標3との距離である。
観測点1における方探誤差をφ1として、観測点1における方探結果を直線の式で表すと以下のようになる。
観測点1の方探結果y=a1・x+b1 ・・・(5)
a1=tan(θ1−φ1)
b1=r1sinθ1−tan(θ1−φ1)・r1cosθ1
=y1−tan(θ1−φ1)・x1
θ1−φ1=Θ1+180°
Θ1:観測点1における目標方探結果(方探結果1)
Next, in the second embodiment of the present invention, the target is calculated from the difference between the direction finding result (Θ1) calculated by the
FIG. 7A shows that the
In FIG. 7, the true target position coordinates are (x, y) = (0, 0). This is unknown. At this time, the position coordinates of the
Position coordinates of observation point 1 (x1, y1) = (r1 · cos θ1, r1 · sin θ1)
Position coordinates of observation point 2 (x2, y2) = (r2, cos θ2, r2, cos θ2)
Here, θ1 is an angle formed by a line connecting the
When the direction finding error at the
Observation result at observation point 1 y = a1 · x + b1 (5)
a1 = tan (θ1−φ1)
b1 = r1sin θ1-tan (θ1-φ1) · r1cos θ1
= Y1-tan (θ1-φ1) · x1
θ1-φ1 = Θ1 + 180 °
Θ1: Target search result at observation point 1 (Search result 1)
次に観測点2において、GPS受信機16、27を用いて時刻同期を行った観測点1と観測点2における信号到来時間差Δtを求める。
信号到来時間差 Δt=t2−t1
t2:観測点2における信号到来時刻
t1:観測点1における信号到来時刻
上記の信号到来時間差Δtを用いて観測点1及び観測点2を焦点とする双曲線を求める。
x’2/a2−y’2/b2=1
a=(r2−r1)/2=Vc・Δt/2
Vc:光速 Δt:信号到来時間差
b=(c2−a2)1/2
c=((x2−x1)2+(y2−y1)2)1/2/2
ξ=tan-1((y2−y1)/(x2−x1))
xc,yc:観測点1及び観測点2の中点の座標
Next, at the
Signal arrival time difference Δt = t2−t1
t2: Signal arrival time at
t1: Signal arrival time at
x ′ 2 / a 2 −y ′ 2 / b 2 = 1
a = (r2-r1) / 2 = Vc · Δt / 2
Vc: speed of light Δt: signal arrival time difference b = (c 2 −a 2 ) 1/2
c = ((x2-x1) 2 + (y2-y1) 2 ) 1/2 / 2
ξ = tan −1 ((y2−y1) / (x2−x1))
xc, yc: coordinates of the midpoint of
上記の(5)式及び(6)式の交点を求めることにより、方探結果と双曲線法の組合せにより目標位置座標(x,y)を求めることができる。
従って、観測点1における自己位置算出部12から得られる自己位置座標(x1,y1)、目標方位算出部11から得られる方探結果1(Θ1)及び信号到来時刻測定部17から得られる信号到来時刻(t1)を観測データ転送部13を介して通信部15により第2の観測点の方位測定装置2へ伝送し、第2の観測点における方位測定装置2の自己位置算出部22から得られる自己位置座標(x2,y2)、及び信号到来時刻測定部28から得られる信号到来時刻2(t2)も用いることにより、観測点2の方位測定装置2の目標位置標定処理部25にて目標位置を標定することができる。
By obtaining the intersection of the above equations (5) and (6), the target position coordinates (x, y) can be obtained by a combination of the direction finding result and the hyperbolic method.
Therefore, the self-position coordinates (x1, y1) obtained from the self-position calculation unit 12 at the
通常、位置標定を行うべき目標3は航空機等が容易には飛行して進入できない飛行危険エリアに存在するため、航空機A(観測点1)と航空機B(観測点2)は目標に対して近接した方向から方探を行わざるを得ない。したがってどうしても位置標定誤差が大きくなってしまう。このことについて図8を用いて位置標定結果をシュミレーションした計算例を説明する。
図8に示したように目標3に対して近接した方向から方探及び信号到来時間差の測定を行って目標位置標定を実施する場合、観測点1における方探結果の直線及び観測点1、2間の信号到来時間差から求めた双曲線の傾きが近い値となるため、交点の分布も大きくばらつき、位置標定誤差が大きい。
Usually, the
As shown in FIG. 8, when the target position is determined by measuring the direction finding and the signal arrival time difference from the direction close to the
そこで図9に示したように、位置座標が既知の反射点5からの反射波を用いて目標位置標定を行うことにより位置標定精度を大幅に向上することができる。反射点5を用いた場合の目標位置標定の処理内容について説明する。まず観測点1において方探結果1(Θ1)及び自己位置座標(x1,y1)及び信号到来時刻(t1)を求めて観測点2へ伝送する。次に観測点2では反射点5による反射波を用いて観測点1、2間の信号到来時間差Δtを算出することにより等価的に反射点5から観測を行ったのと同じ結果を得ることができる。
等価的な信号到来時刻t2’は次の式となる。
t2’=t2−((x3−x2)2+(y3−y2)2)1/2/Vc
Vc:光速
x2,y2:観測点2の位置座標
x3,y3:反射点の位置座標(反射点情報保持部29に予め登録)
Therefore, as shown in FIG. 9, the position location accuracy can be greatly improved by performing the target position location using the reflected wave from the
The equivalent signal arrival time t2 ′ is expressed by the following equation.
t2 '= t2-((x3-x2) 2 + (y3-y2) 2 ) 1/2 / Vc
Vc: speed of light
x2, y2: Position coordinates of
x3, y3: position coordinates of the reflection point (registered in advance in the reflection point information holding unit 29)
等価的な観測点2の位置座標は次の式となる。
反射点5を用いて、等価的に目標に対して離隔した方向から観測を行った場合の目標位置の標定結果をシュミレーションした計算例を図10に示す。
図10に示したように、等価的に目標3に対して離隔した方向から観測を行うことにより、観測点1における方探結果の傾きと観測点2で算出した双曲線の傾きが垂直に近くなるため、交点も分布のばらつきは小さくなり、高い精度での目標位置標定が可能となる。
FIG. 10 shows a calculation example simulating the target position locating result when the
As shown in FIG. 10, by performing observation from a direction that is equivalently separated from the
実施の形態3
この発明の実施形態1及び実施形態2では、航空機A(観測点1)の方位測定装置1から必要なデータを通信手段により航空機B(観測点2)の方位測定装置2が受け取り、航空機B(観測点2)の方位測定装置2が有する目標位置標定処理部25にて目標位置標定処理を実施したが、航空機A(観測点1)の方位測定装置1が有する記録部14及び航空機B(観測点2)の方位測定装置2が有する表示記録部26に観測データを記録しているので、これら観測データを地上に設けた目標位置標定処理装置でオフラインにより目標位置標定処理を行っても同じ効果が期待できる。なおこの場合、反射面4または反射点5の位置座標と反射面角度のデータは既知であるので、このデータは予め地上に設けた目標位置標定処理装置に保持していてもよい。
また、航空機A(観測点1)の方位測定装置1及び航空機B(観測点2)の方位測定装置2から必要なデータを通信手段により、それぞれの観測点以外のプラットフォームに伝送し、リアルタイムで目標位置標定処理を行っても同じ効果が期待できる。
In the first and second embodiments of the present invention, the
In addition, the necessary data is transmitted from the
この発明は2つの観測点(航空機等)から目標の方位及び目標信号到来時刻を観測することにより目標が存在する位置を特定する場合などに利用することができる。 The present invention can be used when, for example, a position where a target exists is specified by observing a target direction and a target signal arrival time from two observation points (aircraft or the like).
1:第1の観測点の方位測定装置 2:第2の観測点の方位測定装置
3:目標 4:反射面
5:反射点
10:第1の目標電波受信部 11:第1の目標方位算出部
12:第1の自己位置算出部 13:第1の観測データ転送部
14:第1の記録部 15:第1の通信部
16:第1のGPS受信機 17:第1の信号到来時刻測定部
20:第2の目標電波受信部 21:第2の目標方位算出部
22:第2の自己位置算出部 23:第2の通信部
24:反射面情報保持部
25:第2の観測データ転送部及び目標位置標定処理部
26:第2の記録部(表示記録部) 27:第2のGPS受信機
28:第2の信号到来時刻測定部 29:反射点情報保持部
1: Direction measuring device for first observation point 2: Direction measuring device for second observation point 3: Target 4: Reflecting surface 5: Reflecting point 10: First target radio wave receiver 11: First target direction calculation Unit 12: First self-position calculation unit 13: First observation data transfer unit 14: First recording unit 15: First communication unit 16: First GPS receiver 17: First signal arrival time measurement Unit 20: Second target radio wave reception unit 21: Second target azimuth calculation unit 22: Second self-position calculation unit 23: Second communication unit 24: Reflecting surface information holding unit 25: Second observation data transfer Unit and target location processing unit 26: second recording unit (display recording unit) 27: second GPS receiver 28: second signal arrival time measuring unit 29: reflection point information holding unit
Claims (3)
目標からの電波を受信する第1の目標電波受信部と、この第1の目標電波受信部で受信した目標電波を用いて目標方位を算出する第1の目標方位算出部と、自機位置の座標を算出する第1の自己位置算出部と、前記第1の目標方位算出部で求めた方探結果1及び前記第1の自己位置算出部で求めた自己位置座標のデータを転送する第1の観測データ転送部と、前記第1の観測データ転送部からの方探結果1及び自己位置座標のデータを記録する第1の記録部と、前記第1の観測データ転送部からの方探結果1及び自己位置座標のデータを後記する第2の観測点の方位測定装置に送信する第1の通信部を設けた第1の観測点の方位測定装置、
前記目標から放射され既知の反射面で反射した電波を受信する第2の目標電波受信部と、この第2の目標電波受信部で受信した目標電波を用いて目標方位を算出する第2の目標方位算出部と、自機位置の座標を算出する第2の自己位置算出部と、前記第2の目標方位算出部で求めた方探結果2及び前記第2の自己位置算出部で求めた自己位置座標のデータを転送する第2の観測データ転送部と、前記第2の観測データ転送部からの方探結果2及び自己位置座標のデータを記録する第2の記録部と、前記第1の通信部からの方探結果1及び自己位置座標のデータを受信する第2の通信部と、前記反射面の位置座標及び前記反射面の角度の情報を予め保持する反射面情報保持部と、前記第2の通信部からの方探結果1(Θ1)と自己位置座標(x1,y1)、及び第2の観測データ転送部からの方探結果2(Θ2)と自己位置座標(x2,y2)、及び前記反射面情報保持部からの反射面位置座標(x3,y3)と反射面角度(Θ3)に基づいて演算処理し、目標位置の標定を行う目標位置標定処理部とを設けた第2の観測点の方位測定装置を備え、
前記第1の観測点の方位測定装置の目標方位と前記第2の観測点の方位測定装置の目標方位とのなす角度が前記反射面がない場合と比べより直角に近い方向から測定するようにしたことを特徴とする目標位置標定装置。 At least two moving aircraft, at the target position locating system that performs orientation of the target position based on the target azimuth observations from the azimuth measuring device provided to the observation point mounted respectively to ship or vehicle,
A first target radio wave receiving unit that receives radio waves from the target, a first target azimuth calculating unit that calculates a target azimuth using the target radio wave received by the first target radio wave receiving unit, A first self-position calculation unit that calculates coordinates, a first search result 1 obtained by the first target azimuth calculation unit, and a first position coordinate data obtained by the first self-position calculation unit are transferred. Observation data transfer unit, direction finding result 1 from the first observation data transfer unit and a first recording unit for recording data of the self-position coordinates, and direction finding result from the first observation data transfer unit A first observation point azimuth measuring apparatus provided with a first communication unit for transmitting data of 1 and the self-position coordinates to a second observation point azimuth measuring apparatus described later;
A second target radio wave receiving unit that receives a radio wave radiated from the target and reflected by a known reflecting surface, and a second target that calculates a target azimuth using the target radio wave received by the second target radio wave receiving unit An azimuth calculation unit, a second self-position calculation unit that calculates coordinates of the position of the aircraft, a direction finding result 2 obtained by the second target azimuth calculation unit, and a self obtained by the second self-position calculation unit A second observation data transfer unit that transfers position coordinate data; a second recording unit that records the direction finding result 2 from the second observation data transfer unit and self-position coordinate data; and the first A second communication unit that receives data of the direction finding result 1 and the self-position coordinates from the communication unit; a reflection surface information holding unit that holds in advance information on the position coordinates of the reflection surface and the angle of the reflection surface; Direction finding result 1 (Θ1) from the second communication unit and self-position coordinates (x , Y1), the direction finding result 2 (Θ2) and the self-position coordinates (x2, y2) from the second observation data transfer unit, and the reflection surface position coordinates (x3, y3) from the reflection surface information holding unit An azimuth measuring device for a second observation point that is provided with a target position locating processing unit that performs arithmetic processing based on the reflection surface angle (Θ3) and performs locating of the target position,
The angle formed between the target azimuth of the azimuth measuring device at the first observation point and the target azimuth of the azimuth measuring device at the second observation point is measured from a direction closer to a right angle than when there is no reflecting surface. A target position locating device characterized by that.
目標からの電波を受信する第1の目標電波受信部と、この第1の目標電波受信部で受信した目標電波を用いて目標方位を算出する第1の目標方位算出部と、自機位置の座標を算出する第1の自己位置算出部と、前記第1の目標方位算出部で求めた方探結果1及び前記第1の自己位置算出部で求めた自己位置座標のデータを転送する第1の観測データ転送部と、前記第1の観測データ転送部からの方探結果1及び自己位置座標のデータを記録する第1の記録部とを設けた第1の観測点の方位測定装置、
前記目標から放射され既知の反射面で反射した電波を受信する第2の目標電波受信部と、この第2の目標電波受信部で受信した目標電波を用いて目標方位を算出する第2の目標方位算出部と、自機位置の座標を算出する第2の自己位置算出部と、前記第2の目標方位算出部で求めた方探結果2及び前記第2の自己位置算出部で求めた自己位置座標のデータを転送する第2の観測データ転送部と、前記第2の観測データ転送部からの方探結果2及び自己位置座標のデータを記録する第2の記録部とを設けた第2の観測点の方位測定装置、
地上に設けられ、前記第1の記録部及び第2の記録部からのデータを入力する目標位置標定処理部を備え、
前記第1の観測点の方位測定装置の目標方位と前記第2の観測点の方位測定装置の目標方位とのなす角度が前記反射面がない場合と比べより直角に近い方向から測定するように配置し、
前記目標位置標定処理部は前記入力データと前記反射面の位置座標(x3,y3)と反射面角度(Θ3)とに基づいて演算処理し、目標位置の標定を行うようにしたことを特徴とする目標位置標定装置。 At least two moving aircraft, at the target position locating system that performs orientation of the target position based on the target azimuth observations from the azimuth measuring device provided to the observation point mounted respectively to ship or vehicle,
A first target radio wave receiving unit that receives radio waves from the target, a first target azimuth calculating unit that calculates a target azimuth using the target radio wave received by the first target radio wave receiving unit, A first self-position calculation unit that calculates coordinates, a first search result 1 obtained by the first target azimuth calculation unit, and a first position coordinate data obtained by the first self-position calculation unit are transferred. A first observation point azimuth measuring apparatus comprising: an observation data transfer unit; and a first recording unit that records data of the direction finding result 1 and the self-position coordinates from the first observation data transfer unit,
A second target radio wave receiving unit that receives a radio wave radiated from the target and reflected by a known reflecting surface, and a second target that calculates a target azimuth using the target radio wave received by the second target radio wave receiving unit An azimuth calculation unit, a second self-position calculation unit that calculates coordinates of the position of the aircraft, a direction finding result 2 obtained by the second target azimuth calculation unit, and a self obtained by the second self-position calculation unit A second observation data transfer unit that transfers position coordinate data; and a second recording unit that records a direction finding result from the second observation data transfer unit and data of the self-position coordinates. Azimuth measuring device
A target position locating processing unit which is provided on the ground and inputs data from the first recording unit and the second recording unit;
The angle formed between the target azimuth of the azimuth measuring device at the first observation point and the target azimuth of the azimuth measuring device at the second observation point is measured from a direction closer to a right angle than when there is no reflecting surface. Place and
And wherein the target position location processing unit for performing arithmetic processing on the basis of said input data said the position coordinates of the reflecting surface (x3, y3) and the reflection surface angle (.THETA.3), and to perform orientation of the target position Target position locating device.
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