SE510543C2 - Förfarande för associering mellan målföljningar och användning av förfarandet i en radar - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 510 543 2 avgöra med vilken grad av sannolikhet en ny detektering hör ihop med en befintlig målföljning. Utgående från resultatet av korreleringen kan sedan den nya detekteringen tilldelas en viss befintlig målföljning.

En traditionell metod för associering är att vid korreleringen prediktera var de mål som följs kommer att befinna sig nästa gång de detekteras, varefter man sedan tilldelar ett följt mål den nya detektering som ligger närmast det följda målets predikterade position.

Det finns en stor mängd olika metoder för att erhålla en förbättrad tillförlitlighet vid associering utgående från denna grundprincip. Ett sätt är att i anslutning till ett följt måls senast detekterade position skapa en tänkt area eller volym inom vilken man anser att det följda målet kommer att kunna befinna sig vid nästa detektering. En ny detektering som görs inom denna area eller volym tilldelas till det följda målet. En annan metod är att utgående från ett följt mål inleda flera alternativa följningar, så kallade hypotesbanor, för att senare undersöka vilken av de hypotetiska banorna som stämmer bäst med en viss ny detektering.

Problemet med associering mellan nya detekteringar och befintliga målföljningar försvåras ytterligare om den använda sensorn har gjort ett uppehåll i sin avsökning av en viss area eller volym. De målföljningar som. under uppehållet befunnit sig inom denna area eller volym har under uppehållet inte kunnat uppdateras med nya detekteringar. Den ovan beskrivna metoden med att beräkna möjliga positioner för målen efter uppehållet leder då till orimligt stora områden för de nöjliga positionerna. På samma vis leder metoden med hypotesbanor till alltför många tilldelningsmöjligheter. 10 15 20 25 30 35 510 543 3 Den europeiska patentansökan EP 607 015 beskriver ett förfarande för associering mellan en ny detektering och en befintlig målföljning med hjälp av den första av de ovan beskrivna metoderna, med andra ord utnyttjas information om målets tidigare rörelse för att prediktera en volym inom vilken målets nya position kan vara.

Den europeiska patentansökan EP 660 134 skildrar ett förfarande för att följa ett flertal mål samtidigt. I förfarandet ingår att man bildar hypotesbanor, i princip enligt den andra av de två ovan beskrivna metoderna.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Det problem som löses med hjälp av föreliggande uppfinning är att erhålla en förbättrad tillförlitlighet vid associering i samband med målföljning med hjälp av sensorer, framför allt sådan associering som sker efter ett uppehåll i en sensors avsökning av en viss area eller volym.

Detta problem löses enligt uppfinningen genom att man till skillnad från tidigare kända nætoder inte försöker göra associering mellan nya detekteringar och befintliga målföljningar. Vid förfarandet enligt uppfinningen inleds efter ett uppehåll istället nya målföljningar, vilka nya målföljningar var och en jämförs med de målföljningar som fanns innan uppehållet i syfte att kunna göra korrekta tilldelningar.

När man, vid associeringsförfarandet enligt uppfinningen, jämför en ny målföljning med en av de målföljningar som fanns innan uppehållet utnyttjas att man känner vissa parametrar såsom tidpunkter, positioner, kurser och farter för de jämförda målföljningarna. 10 15 20 25 30 35 510 543 4 Utgående från vissa antaganden görs vid varje jämförelse beräkningar avseende förflyttning mellan två positioner, en i vardera av de två jämförda målföljningarna. De antaganden som görs enligt uppfinningen är att ett visst maximalt antal kursförändringar och fartförändringar med vissa maximala värden kan ha ägt rum under förflyttning mellan de två positionerna. Vid beräkningarna tillåts en av de kända parametrarna för de två positionerna variera, övriga kända parametrar hålls konstanta. De beräkningar som görs avser ett största och ett minsta värde som den parameter vilken tillåts variera kan antaga för att förflyttning skall vara möjlig mellan de två positionerna.

Om det kända värdet på den parameter som tillåts variera ligger mellan de beräknade största och minsta värdena, tilldelas den nya målföljningen till den målföljning med vilken den jämförs.

Om det enligt den ovan skildrade principen för uppfinningen är möjligt att göra mer än en tilldelning görs den tilldelning som anses tyda på minst förändring vad gäller fart och/eller kurs under förflyttningen.

Varje sensor har en viss mätonoggrannhet, vilket medför att parametrar som enligt uppfinningen hålls konstanta dock tillåts variera i en utsträckning som bestäms av sensorns mätonoggrannhet.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen är tiden för förflyttningen, med andra ord tidsskillnaden mellan de två jämförda positionerna, den kända parameter som tillåts variera. De största respektive minsta värdena för den parameter vilken tillåts variera blir då den längsta respektive kortaste tid som förflyttning kan ha tagit tiden för mellan de positionerna. Om förflyttningen ligger mellan denna kortaste respektive jämförda 10 15 20 25 30 35 510 543 5 längsta tid tilldelas den nya målföljningen till den målföljning med vilken den jämförs.

Eftersom målföljningar byggs upp utgående från ett antal detekteringar innebär förfarandet enligt uppfinningen att försök till jämförelse efter ett uppehåll kommer att kunna göras först när ett antal detekteringar för ett och samma mål har gjorts efter uppehållet. Denna fördröjning kan dock anses uppvägas av den ökade tillförlitlighet som erhålles vid associeringen, samt av det faktum att fördröjningen oftast är försumbar i förhållande till uppehållets varaktighet.

BESKRIVNING AV RITNINGARNA: Uppfinningen kommer nedan att beskrivas närmare med hjälp av utföringsexempel och med hänvisning till de bifogade ritningarna, där Fig l visar principen för målföljningar före respektive efter ett uppehåll, Fig 2-4 visar' principen för beräkning av kortaste och längsta tid för förflyttning under uppehållet, och Fig. 5 är ett flödesschema över ett förfarande enligt uppfinningen.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFQRLAER: I fig 1 visas en area som avsöks av en sensor, i detta utföringsexempel en spaningsradar eller övervakningsradar.

Det bör framhållas att det faktum att utföringsexemplet visar en area och ej en volym enbart är för tydlighetens skull, förfarandet enligt föreliggande uppfinning lämpar sig även för användning vid sensorer som avsöker en volym. 10 15 20 25 30 35 510 543 6 Av fig 1 framgår att radarn har gjort ett uppehåll i sin avsökning av arean. Uppehållet har varat mellan tidpunkten t=O och tidpunkten t=tR. I fig l visas tre stycken målföljningar, A, B och C, samt en fjärde målföljning D.

Målföljningarna A, B och C gjordes innan uppehållet, målföljningen D har inletts efter uppehållet. Med streckade linjer visas i Fig 1 möjliga förflyttningar under uppehållet. Uppehållet antages här vara ett uppehåll som är längre än vad som orsakas av radarns normala spaningstakt, men kan givetvis även vara det uppehåll som fås av radarns normala spaningstakt.

En uppgift för det system i vilken radarn i exemplet ingår är nu att undersöka om målföljningen D bör tilldelas till någon av de xnålföljningar A, B och C sonx fanns innan uppehållet, och i så fall vilken.

För att kunna avgöra om, och i så fall vilken tilldelning som bör göras vid situationer liknande den som visas i fig 1 görs enligt uppfinningen ett antal antaganden om målens A, B och C möjligheter att förflytta sig under uppehållet.

De antaganden som görs gäller hur många kursförändringar och fartförändringar som ett följt mål kan anses ha gjort under uppehållet, samt maximala värden på dessa fartförändringar och kursförändringar. I det visade utföringsexemplet antages en kursförändring och en fartförändring kunna äga rum under uppehållet.

Siffervärdena för den maximala fartförändring och den maximala kursförändring som antages kunna äga rum under uppehållet är ej av väsentlig betydelse vare sig för uppfinningen eller för denna beskrivning, och kommer därför ej att behandlas närmare här. En lämplig metod att sätta dessa siffervärden är dock att utgå från vilken typ av mål det är man följer, exempelvis fartyg, flygplan eller bilar. 10 15 20 25 30 35 510 543 7 I den föredragna utföringsformen används samma värden på maximala fartförändringar och kursförändringar för samtliga mål, men i en alternativ utföringsform är det även tänkbart att använda sig av individuella värden för varje mål. Dessa individuella värden kan då lämpligen sättas med hjälp av kunskap man har om målet, exempelvis utgående från målets beteende under den tid man har följt det, eller kunskap om målet som har erhållits från yttre källor. Exempel på sådana yttre källor kan vara andra sensorer, flygledningssystem etc.

Utgående från de antaganden som görs om de kursförändringar och fartförändringar som ett följt mål kan anses ha gjort under uppehållet och den kunskap man har om respektive följt måls positioner beräknas för var och en av de målföljningar som fanns innan uppehållet en minsta och en längsta tid (Tmm,Tm,) som förflyttning kan ha tagit mellan två positioner, där den ena positionen är en position som fanns i respektive målföljning innan uppehållet och den andra positionen är en position i den målföljning med vilken jämförelse görs, med andra ord den målföljning som inletts efter uppehållet.

De två positioner som används vid beräkningar enligt uppfinningen kan väljas i stort sett godtyckligt ur de positioner som ingår i respektive målföljning innan uppehållet och i den målföljning som inletts efter uppehållet. I det här visade utföringsexemplet av uppfinningen används dock de positioner som svarar mot den sista detekteringen i de nålföljningar som fanns innan uppehållet samt första detekteringen i den målföljning som inletts efter uppehållet. 4 I fig 2 visas med kryss de positioner An och Do som används vid beräkningarna för jämförelse mellan målbanorna A och D enligt uppfinningen. Positionerna A0 och DO svarar mot en 10 15 20 25 30 35 510 543 8 detektering var av respektive mål. Positionen Aoär utritad något innan uppehållet inleddes vid tidpunkten t=0, vilket beror på att radarn gjorde den detektion som svarar mot positionen Aonågot innan uppehållet inleddes. På samma vis är positionen DO inte utritad exakt vid den tidpunkt t=tR när uppehållet avslutades, vilket beror på att, som inledningsvis förklarats, en1nålföljning inleds först efter ett antal detekteringar samt på det faktum att första detekteringen i målföljningen D ej har ägt rum exakt när uppehållet avslutades.

Vidare visas i fig 2 de två förflyttningar Em“(A) och Emm(A) för målföljningen A soul vid beaktande av ovan nämnda antaganden om ett måls möjligheter att förflytta sig under uppehållet kommer att ta den längsta respektive den kortaste tiden för förflyttning mellan positionerna1% och DO. Den förflyttning Emm(A) som tar kortast tid, Tmm(A), är den förflyttning som har så tidig fartförändring och så långsam kursförändringsrörelse som möjligt. Den förflyttning Em“(A) som tar längst tid, ¶¿u(A), fås på motsvarande vis vid så sen fartförändring och så snäv kursförändring som möjligt. Den matematiska förklaringen till dessa två samband är ej av väsentlig betydelse för uppfinningen, och utelämnas därför i denna beskrivning.

För att undersöka om målföljningen D bör tilldelas målföljningen A görs nu enligt uppfinningen en jämförelse förflutit mellan mellan den tid AT(AMD0) som har positionerna.ADoch Qüoch det tidsintervall som definieras av ¶¿m(A) och Tmu(A). Samtliga de tider som används vid denna jämförelse är, som framgått, välkända för det system i vilket radarn ingår. Den jämförelse son: görs enligt uppfinningen kan sammanfattas med följande matematiska villkor: 10 15 20 25 30 510 543 T >AT2Tmm (1) vilket med beteckningar enligt det fall som visas i fig 2 blir : Tmax(A)2ÅT(AofDo)2Tman(P-) (2) Om villkoret (1) är uppfyllt anses enligt uppfinningen att denn nya målföljningen bör tilldelas till den mâlföljning med vilken den jämförs.

I fig 3 visas på motsvarande vis som i fig 2 de två positioner Bo och DO som används vid jämförelsen mellan mâlföljningarna B och D, samt de två banor Emi,,(B) och E,m(B) som vid beaktande av de ovan nämnda antagandena om manöverförmåga under uppehållet ger kortast respektive längst tid Tmi,,(B) och TW(B) vid förflyttning mellan punkterna B., och DO. Av skäl som har förklarats i anslutning till fig 1 ligger punkterna BO och DO något före respektive efter uppehållet. Punkten Do är här lämpligtvis sanuna punkt som punkten DO i fig 1.

För att undersöka om målföljningen D bör tilldelas till målföljningen B görs nu enligt uppfinningen en jämförelse mellan den tid AT(B,,,D,,) som har gått mellan positionerna Bo och Do och det intervall som definieras av Tmi,,(B) och T,m(B). Matematiskt uttryckt blir detta villkor: TmJB)2AT(B<>fDo)2Tman(B) (3) På samma vis görs, med hänvisning till fig 4, jämförelsen wm,x(c)zræ(co,no)zrmin(c) (4) 10 15 20 25 30 35 510 543 10 Vid de ovan beskrivna jämförelserna visar det sig emellertid att vid samtliga jämförelser är respektive villkor (2), (3) och (4) uppfyllt. För att kunna göra den mest sannolika tilldelningen i sådana fall görs, som tidigare har nämnts, vid förfarandet enligt uppfinningen antaganden om hur många kursförändringar respektive fartförändringar som ett mål kan antas ha gjort under den aktuella förflyttningen. I detta utföringsexempel antages maximalt en kursförändring och en fartförändring under nämnda tidsintervall.

I målföljningar ingår som nämnts information om respektive följt måls fart, acceleration och kurs vid varje punkt i respektive målföljning, vilket gör att systemet kan beräkna hur många kursförändringar respektive fartförändringar som krävs för att förflytta sig mellan två punkter som jämförs med varandra. Dessa beräkningar visar att målföljningen B måste ha gjort minst två kursförändringar för att förflytta sig från BO till DO, vilket utesluter målföljningen D från att tilldelas målföljningen B.

Beräkningar avseende målföljningarna A och C visar emellertid att bägge dessa målföljningar kan ha gjort den aktuella förflyttningen med som mest en kursförändring och en fartförändring. För att kunna göra den mest sannolika tilldelningen även vid sådana situationer görs tilldelning vid förfarandet enligt uppfinningen till det mål vilket har gjort minst absolut förändring vad gäller kurs och/eller fart under det aktuella intervallet. I detta skede används med andra ord inte antalet under förflyttningen vad gäller kurs och/eller fart, utan den absoluta förändringen av dessa parametrar. förändringar Beräkningar avseende nálföljningarna A och C visar att mâlföljningen A är den som behöver ha gjort den minsta förändringen vad gäller både fart och kurs vid förflyttning 10 15 20 25 30 35 510 543 11 till punkten th. Målföljningen ID tilldelas därmed till målföljningen A.

I fig 5 visas ett flödesschema av ett exempel på ett förfarande enligt uppfinningen.

Uppfinningen kan realiseras i valfri kombination av hårdvara och mjukvara, men är i en föredragen utföringsform realiserad huvudsakligen uteslutande i mjukvara.

Uppfinningen är inte begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen utan kan fritt varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Givetvis kan antal och storlek på de kursförändringar och fartförändringar som antages kunna äga rum under en förflyttning väljas i stort sett godtyckligt beroende på den aktuella tillämpningen.

I det ovan visade utföringsexemplet har genomgående antagits att den mest sannolika tildelningen är den som tyder på minst förändring av fart och/eller kurs under ett visst tidsintervall. Detta är antaganden som är specifika för en visst tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen, och kan givetvis varieras mellan olika inom ramen för uppfinningen. I andra sannolika tillämpningar tillämpningar kan exempelvis den mest tilldelningen vara den som tyder på störst förändring av fart och/eller kurs under ett visst tidsintervall, eller den tilldelning som tyder på fartförändring kombinerad med minst kursförändring, osv. störst Vidare har genomgående i exemplet ovan visats bara en målföljning efter uppehållet. Detta har gjorts uteslutande för tydlighetens skull, tillämpas även när det finns fler än en målföljning efter ett uppehåll. I sådana fall jämförs en målföljning i taget ur den grupp målföljningar som inletts efter uppehållet med uppfinningen kan givetvis 10 15 20 510 543 12 samtliga målföljningar i den grupp målföljningar som fanns innan uppehållet, varvid det ovan beskrivna förfarandet enligt uppfinningen följs. Omvänt kan givetvis en målföljning i taget ur den grupp målföljningar som fanns innan uppehållet jämföras med samtliga målföljningar som inletts efter uppehållet.

Den kända parameter som har tillåtits variera i det visade utföringsexemplet är tiden. Enligt uppfinningen kan dock väsentligen vilken känd parameter som helst tillåtas variera enligt den redovisade principen.

De positioner i mâlföljningarna vilka jämförs med varandra behöver ej vara den sista positionen före respektive första efter uppehållet, utan kan väljas i stort sett godtyckligt.

Vidare behöver positionerna ej vara sådana positioner i respektive mâlföljning som svarar mot detekteringar, det är även möjligt att använda predikterade positioner.

Slutligen bör det nämnas att den sensor i vilken förfarandet enligt uppfinningen tillämpas ej behöver vara en radar, uppfinningen kan tillämpas i ett stort antal typer av sensorer.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 510 543 13 PATENTKRAV :

1. Förfarande för associering mellan en första målföljning (D) och en ur en grupp målföljningar (A,B,C) , varvid både den första mâlföljningen (D) och samtliga mâlföljningar (A,B,C) i nämnda grupp innefattar ett antal mâlpositioner med information om åtminstone parametrarna fart, kurs och att den första tid, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v målföljningen (D) jämförs med var och en av målföljningarna (A,B,C) i gruppen målföljningar, och där vid varje jämförelse beräkningar görs avseende förflyttning mellan två positioner (A0,B,,,C0;D0), en i vardera av de två målföljningar som jämförs, vid vilka beräkningar: - ett visst maximalt antal kursförändringar inom vissa maximala gränser antages kunna ha ägt rum under förflyttningen, - ett visst maximalt antal fartförändringar inom vissa maximala gränser antages kunna ha ägt rum under förflyttningen, - en känd parameter för de två positionerna tillåts variera och övriga kända parameter hålls konstanta, varvid de beräkningar som görs avser ett största och ett minsta värde soul den parameter vilken tillåts variera kan antaga för att förflyttning skall vara möjlig mellan de två positionerna, - Om det kända värdet på den parameter vilken tillåts variera ligger mellan de beräknade största och minsta värdena tilldelas den första mâlföljningen till den målföljning med vilken jämförelsen görs.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att tiden är den kända parameter som tillåts variera, vilket innebär att de största och minsta värden som beräknas är den kortaste 10 15 20 25 30 35 510 543 14 respektive längsta tid som förflyttning kan ha tagit mellan de två positionerna (Aw,Bm(%;D0).

3. Förfarande enligt något av krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att om, enligt de beräkningar som görs, den första målföljningen (D) kan tilldelas till mer än en gruppen målföljningar (A,B,C) görs den tilldelning som tyder på minst förändring vad gäller fart och/eller kurs under målföljning ur förflyttningen.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, att den första gruppen k ä n n e t e c k n a 1: d ä r a v målföljningen (D) kommer tidsmässigt efter målföljningar (A,B,C).

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, att den första gruppen k ä n n e t e c k n a t: d ä r a v målföljningen (D) kommer tidsmässigt före målföljningar (A,B,C).

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att den position (Dy i den första målföljningen (D) som används för jämförelse är den position (Dy i den första målföljningen (D) som är tidsmässigt närmast den position (Aw,B0A%) med vilken jämförelse görs.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att den position (AOA%,C@ i varje målföljning (A,B,C) i nämnda grupp målföljningar som används för jämförelse är den position i varje målföljning' i nämnda grupp målföljningar son1 är tidsmässigt närmast den position U%)med vilken jämförelse görs. 10 510 545 15

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att det maximala antalet kursförändringar som antages kunna ha ägt rum under förflyttningen (Emu, Emm) är ett.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav attdetmaximala antalet fartförändringar som antages kunna ha ägt rum under förflyttningen (Emu, Emm) är ett.

10. Användning av förfarande enligt något av kraven 1-9 i en radar.