點(diǎn)跡

信號(hào)級(jí)、檢測(cè)級(jí)、點(diǎn)跡(跟蹤級(jí))以及航跡(情報(bào)級(jí))四種[1]。信號(hào)級(jí)融合是直接將各雷達(dá)的探測(cè)回波進(jìn)行融合處理,對(duì)時(shí)空頻同步精度要求較高;檢測(cè)級(jí)融合是在各雷達(dá)檢測(cè)判決的基礎(chǔ)上進(jìn)行融合,對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高。點(diǎn)跡和航跡融合是兩種資源經(jīng)濟(jì)型融合方法,點(diǎn)跡融合具有信息損失少、處理精度更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)[5],已逐漸替代航跡融合,成為現(xiàn)代組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合的主要手段。多雷達(dá)點(diǎn)跡融合方法可分為序貫濾波方法和數(shù)據(jù)壓縮方法兩類[6]。序貫濾波方法[7]是將各雷達(dá)量測(cè)點(diǎn)跡

留大量的剩余雜波點(diǎn)跡，雜波點(diǎn)跡和目標(biāo)點(diǎn)跡混合在一起會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)的航跡起始和跟蹤的性能。因此，在雷達(dá)數(shù)據(jù)處理中進(jìn)行點(diǎn)跡處理，抑制剩余雜波具有重要的意義。20 世紀(jì)90 年代，雷達(dá)剩余雜波抑制得到了我國(guó)學(xué)者的高度關(guān)注。文獻(xiàn)［2］分析了剩余雜波的來(lái)源，針對(duì)非目標(biāo)回波、目標(biāo)分裂和有源干擾等不同原因造成的雜波分別給出了點(diǎn)跡處理的方法和流程，為剩余雜波抑制指明了研究方向。在對(duì)非目標(biāo)回波引起的剩余雜波抑制方面，文獻(xiàn)［3］通過(guò)分析相控陣?yán)走_(dá)對(duì)海探測(cè)的回波數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)

3)0 引言原始點(diǎn)跡數(shù)據(jù)主要分為虛假點(diǎn)跡和分裂點(diǎn)跡兩大類。不期望的物體雜波、干擾等所產(chǎn)生的點(diǎn)跡,都屬于虛假點(diǎn)跡。在很多情況下,由于目標(biāo)或系統(tǒng)自身的原因一個(gè)目標(biāo)會(huì)分裂出多個(gè)點(diǎn)跡,這些由目標(biāo)分裂所產(chǎn)生的點(diǎn)跡稱為分裂點(diǎn)跡。減少虛假點(diǎn)跡主要通過(guò)雷達(dá)的信號(hào)處理系統(tǒng)完成,例如采用動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、動(dòng)目標(biāo)顯示、恒虛警檢測(cè)、雜波圖等處理方法。對(duì)于同一目標(biāo)的雷達(dá)天線掃掠過(guò)程中,回波信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理和恒虛警檢測(cè)后,點(diǎn)跡提取器錄入兩個(gè)或兩個(gè)以上的目標(biāo)點(diǎn)跡的現(xiàn)象,稱為目標(biāo)分裂[1],即檢

3-4]或者雷達(dá)點(diǎn)跡[5-14]層面抑制其對(duì)目標(biāo)跟蹤所造成的惡劣影響?；诶走_(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)的抗RGPO干擾技術(shù)易于實(shí)施，因此在實(shí)際工程中備受關(guān)注。本文同樣聚焦于基于雷達(dá)點(diǎn)跡的抗RGPO干擾技術(shù)。文獻(xiàn)[5-6]基于Neyman-Pearson的框架構(gòu)造二元假設(shè)檢驗(yàn)對(duì)RGPO干擾進(jìn)行鑒別，并提出基于分解與融合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)RGPO干擾環(huán)境下的目標(biāo)跟蹤，但該方法由于理論復(fù)雜使得其實(shí)際操作難度較大。文獻(xiàn)[7]將雷達(dá)點(diǎn)跡的幅度信息引入多假設(shè)跟蹤(Multiple Hyp

在的位置，以一個(gè)點(diǎn)跡表示，則同一航班所有點(diǎn)跡組成該航班的軌跡，場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)數(shù)據(jù)中包含一個(gè)或多個(gè)航班在某時(shí)刻的點(diǎn)跡信息。在上述兩種坐標(biāo)中，計(jì)算后的笛卡爾坐標(biāo)并不包含所有的點(diǎn)跡信息，而WGS84坐標(biāo)包含所有點(diǎn)跡信息。為方便計(jì)算，機(jī)場(chǎng)地圖使用笛卡爾坐標(biāo)，在確定一個(gè)點(diǎn)跡的位置時(shí)需結(jié)合笛卡爾坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)共同得出，笛卡爾坐標(biāo)不包含的點(diǎn)跡需根據(jù)WGS84坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算后得到其所在笛卡爾坐標(biāo)的位置。設(shè)WGS84坐標(biāo)系中點(diǎn)跡(緯度，經(jīng)度)坐標(biāo)為(φ,λ)，使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

為：接收到TAS點(diǎn)跡后，將其與目標(biāo)航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)，判斷其是否在波門范圍內(nèi)，若在波門范圍內(nèi)，則進(jìn)行跟蹤濾波，否則做丟點(diǎn)、外推處理；若波門內(nèi)存在多個(gè)點(diǎn)跡，則選擇與目標(biāo)預(yù)測(cè)最接近的點(diǎn)跡進(jìn)行跟蹤，流程如圖1所示。目標(biāo)的關(guān)聯(lián)波門根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性及探測(cè)誤差設(shè)置，在實(shí)際工程應(yīng)用中，若出現(xiàn)目標(biāo)連續(xù)丟點(diǎn)，會(huì)適當(dāng)擴(kuò)大關(guān)聯(lián)波門，防止因目標(biāo)機(jī)動(dòng)或?yàn)V波偏差導(dǎo)致目標(biāo)失跟的情況；但擴(kuò)大關(guān)聯(lián)波門時(shí)，非目標(biāo)的干擾點(diǎn)可能會(huì)進(jìn)入波門，引起目標(biāo)錯(cuò)跟。圖2所示為國(guó)內(nèi)某雷達(dá)使用TAS模式(跟蹤周期約為

成2個(gè)不同精度的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)通道，若對(duì)2個(gè)通道的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)分別進(jìn)行跟蹤濾波處理，不僅增加計(jì)算量，而且不能充分利用雙波段雷達(dá)的點(diǎn)跡信息，使得跟蹤精度較差[5-6]。為解決上述問(wèn)題，本文基于數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)提出了一種適用于雙波段旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)的目標(biāo)跟蹤方法。該方法首先在不同點(diǎn)跡通道中進(jìn)行點(diǎn)跡凝聚，然后對(duì)2個(gè)通道的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)跡融合，以提高點(diǎn)跡數(shù)據(jù)的精度,降低后續(xù)航跡濾波處理的計(jì)算量，從而得到較好的目標(biāo)跟蹤結(jié)果。1 雷達(dá)量測(cè)模型假設(shè)在直角坐標(biāo)系中，目標(biāo)的離散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

。這些大量的雜波點(diǎn)跡一方面易使數(shù)據(jù)處理自動(dòng)起始時(shí)出現(xiàn)虛假航跡，并影響跟蹤時(shí)的正常關(guān)聯(lián)；另一方面會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)飽和，超出設(shè)計(jì)的計(jì)算容量，影響系統(tǒng)完成正常任務(wù)[1]。因此，有必要在目標(biāo)檢測(cè)后進(jìn)一步標(biāo)記目標(biāo)點(diǎn)跡,并濾除雜波點(diǎn)跡。國(guó)內(nèi)外針對(duì)該問(wèn)題開(kāi)展了相關(guān)研究：文獻(xiàn)[2]提出了一種基于支持向量機(jī)的目標(biāo)分類與識(shí)別方法，通過(guò)提取回波特征并進(jìn)行多特征融合的方式，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別；文獻(xiàn)[3]提出了一種基于改進(jìn)KNN的點(diǎn)跡真?zhèn)舞b別方法，運(yùn)用加權(quán)KNN模型對(duì)點(diǎn)跡真?zhèn)芜M(jìn)行鑒別；

過(guò)雜波區(qū)域感知和點(diǎn)跡過(guò)濾建模，降低虛假回波點(diǎn)跡。提出了M周期-航跡分裂檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)海雜波環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)跟蹤。通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證，該模型能提高強(qiáng)海雜波環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)跟蹤性能，有效抑制虛假目標(biāo)航跡。一、引言雷達(dá)處理系統(tǒng)中，雜波是指有海面雜波、氣象、射頻干擾和人為干擾所產(chǎn)生的信號(hào)，若信號(hào)處理算法無(wú)法抑制上述信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)顯示畫(huà)面上呈現(xiàn)較多虛警回波點(diǎn)跡，增加了目標(biāo)航跡起始和航跡維持的難度，尤其是強(qiáng)雜波環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)跟蹤。強(qiáng)雜波環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)跟蹤問(wèn)題采用

，其主要優(yōu)勢(shì)是對(duì)點(diǎn)跡丟失和非均勻采樣不敏感，且無(wú)需目標(biāo)數(shù)量先驗(yàn)信息.現(xiàn)代對(duì)海觀測(cè)雷達(dá)面臨海尖峰雜波的嚴(yán)重挑戰(zhàn).為檢測(cè)海面低可觀測(cè)性目標(biāo)，通常需要設(shè)置較低的初級(jí)檢測(cè)器門限，海尖峰雜波能夠輕易越過(guò)這些門限，由此使得HT-TBD 檢測(cè)器處于密集雜波點(diǎn)跡環(huán)境之中.在密集雜波點(diǎn)跡環(huán)境下，傳統(tǒng)HT-TBD 檢測(cè)器性能惡化嚴(yán)重，原因在于：作為一種批處理算法，傳統(tǒng)HT-TBD 檢測(cè)器忽略了點(diǎn)跡間的時(shí)序關(guān)系，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)大量虛假航跡或剩余雜波點(diǎn)跡.不少學(xué)者都已注意到該問(wèn)

載偵察雷達(dá)系統(tǒng)，點(diǎn)跡數(shù)量會(huì)隨著探測(cè)距離的增加近似成平方倍的增長(zhǎng)，隨著點(diǎn)跡的增加，航跡與點(diǎn)跡相關(guān)的計(jì)算量會(huì)出現(xiàn)急劇的增長(zhǎng)，當(dāng)點(diǎn)跡數(shù)量較多時(shí)會(huì)占用大部分的處理時(shí)間，這是導(dǎo)致計(jì)算量猛增的最重要的原因，計(jì)算量的增加與處理周期有限之間會(huì)出現(xiàn)不可避免的矛盾，采用基于分區(qū)的相關(guān)方法會(huì)避免航跡與無(wú)關(guān)點(diǎn)跡是否相關(guān)的判斷與運(yùn)算，從而大幅度降低計(jì)算量，降低對(duì)硬件的要求，提升雷達(dá)的處理能力和航跡輸出能力。1 應(yīng)用背景無(wú)人機(jī)載偵察雷達(dá)搭載無(wú)人機(jī)升空，可以對(duì)較遠(yuǎn)區(qū)域的敵防區(qū)實(shí)施大擦地

CAN，通過(guò)統(tǒng)計(jì)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)集內(nèi)任意點(diǎn)鄰域內(nèi)鄰近點(diǎn)的數(shù)量，不斷向鄰域擴(kuò)張聚合為簇，直到遍歷所有點(diǎn)完成聚類。同樣可發(fā)現(xiàn)任意形狀的數(shù)據(jù)聚類，但對(duì)密度不均勻、密度差異大的數(shù)據(jù)集聚類效果不好，且不能處理時(shí)空域數(shù)據(jù)的聚類。本文使用基于ST DBSCAN 的航跡聚類，既符合DBSCAN 聚類算法的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)又增加了從時(shí)間域?qū)δ繕?biāo)數(shù)據(jù)集的掃描。1 ST DBSCAN 算法ST DBSCAN 算法的航跡提取實(shí)現(xiàn)是在時(shí)間域和空間域上對(duì)目標(biāo)點(diǎn)跡進(jìn)行掃描，以目標(biāo)航跡點(diǎn)的密度為依據(jù)進(jìn)

有十幾甚至幾十個(gè)點(diǎn)跡，而且由于雷達(dá)和目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，以及背景信號(hào)的影響，造成目標(biāo)幅度在方位上存在不規(guī)則起伏，因此，必須對(duì)這些點(diǎn)跡進(jìn)行凝聚處理，才能更好地進(jìn)行目標(biāo)定位和跟蹤處理。點(diǎn)跡凝聚作為雷達(dá)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，就是要通過(guò)一定的算法盡可能在大量雜波干擾的情況下提取出目標(biāo)的真實(shí)位置、運(yùn)動(dòng)信息等參數(shù)，且在雷達(dá)掃描一幀時(shí)，一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)只輸出一個(gè)位置信息，點(diǎn)跡凝聚處理能夠減少參與處理的數(shù)據(jù)量，提高點(diǎn)跡定位精度，減少虛警，為后面的航跡跟蹤打下良好基礎(chǔ)。本文首先

來(lái)獲得更加精確的點(diǎn)跡信息，使得多傳感器系統(tǒng)能夠更加高效穩(wěn)定的工作。點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)的目的是找到各個(gè)傳感器中來(lái)自同一個(gè)目標(biāo)的局部點(diǎn)跡?；诮y(tǒng)計(jì)學(xué)，文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]將加權(quán)法應(yīng)用于點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)中；Bar-shalom等[3-5]通過(guò)改進(jìn)加權(quán)算法提出了修正法；Kosaka等[6]提出了最近鄰(Nearest Neighbor,NN)算法；何友等[7-8]對(duì)最近鄰算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了KNN和MKNN算法。然而當(dāng)目標(biāo)數(shù)目比較密集或者誤差較大時(shí)，統(tǒng)計(jì)學(xué)算法關(guān)聯(lián)的效果明顯下降。

出了利用組網(wǎng)雷達(dá)點(diǎn)跡和多普勒速度進(jìn)行融合鑒別假目標(biāo)的方法，在保證檢測(cè)概率的情況下，進(jìn)一步濾除剩余雜波，該方法可以將不同體制、不同工作模式的雷達(dá)組合成網(wǎng)絡(luò)，充分利用各雷達(dá)的資源優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)單部雷達(dá)信息受限的缺陷，使組網(wǎng)雷達(dá)的整體抗干擾性能得到了提升。但不同雷達(dá)的空間對(duì)準(zhǔn)和時(shí)間同步難度較大，且各雷達(dá)之間的信號(hào)傳輸質(zhì)量要求較高，在實(shí)際工作中不易實(shí)現(xiàn)。段崇棣等[5]提出一種雜波分類輔助的近海岸模糊雜波抑制方法，通過(guò)特征提取構(gòu)造多視干涉特征協(xié)方差矩陣，利用協(xié)方差矩陣間的

工作主要基于原始點(diǎn)跡（未確認(rèn)為航跡）形成的距離方位波門圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。雜波抑制是一次雷達(dá)策略管理的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是抑制虛警率的重要手段。雜波抑制器的主要功能包括[1]：①降低虛警率、②減小航跡初始延遲、③提高檢測(cè)概率和④提高檢測(cè)精度。2 雜波抑制2.1 雜波抑制圖的生成信號(hào)處理將雷達(dá)探測(cè)區(qū)域按照距離方位劃分為多個(gè)網(wǎng)格單元，0號(hào)濾波器輸出形成探測(cè)范圍內(nèi)的雜波圖。如下圖1所示：圖1 雜波圖（濾波器0輸出）每個(gè)單元（鎖定或未鎖定）的狀態(tài)取決于所接收到的“未確認(rèn)一次點(diǎn)

算法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)方法從雷達(dá)最新獲取的來(lái)自多個(gè)目標(biāo)與雜波的量測(cè)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)中識(shí)別出屬于已形成航跡的目標(biāo)點(diǎn)跡，其性能的優(yōu)劣將直接影響目標(biāo)跟蹤的結(jié)果。在密集雜波環(huán)境下進(jìn)行多目標(biāo)跟蹤時(shí)，由于雷達(dá)探測(cè)精度降低，常常出現(xiàn)因錯(cuò)誤的點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)導(dǎo)致的航跡斷裂現(xiàn)象。因此，如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)成為緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)跟蹤的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前，應(yīng)用于緊湊型地波雷達(dá)的點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)算法可分為兩類：一類基于目標(biāo)的空間狀態(tài)信息計(jì)算航跡與點(diǎn)跡之間的關(guān)聯(lián)程度[10]，典

074)1 引言點(diǎn)跡凝聚作為雷達(dá)信號(hào)處理過(guò)程中重要的一環(huán)，幫助雷達(dá)在大量雜波干擾下準(zhǔn)確的獲取目標(biāo)的距離、速度、方位角等信息，為后續(xù)的目標(biāo)跟蹤等算法提供有力的支撐。在脈沖多普勒體制的雷達(dá)系統(tǒng)中，為了提高采樣信號(hào)的質(zhì)量，一般雷達(dá)系統(tǒng)的采樣頻率會(huì)大于奈奎斯特采樣頻率。這樣會(huì)導(dǎo)致對(duì)同一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)有多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，恒虛警處理后，還是會(huì)留下多余的點(diǎn)跡，所以需要使用點(diǎn)跡凝聚算法對(duì)其進(jìn)行處理，保留最能反應(yīng)目標(biāo)參數(shù)的點(diǎn)，而篩除掉其他虛假的目標(biāo)點(diǎn)[1-3]。在需要凝聚的點(diǎn)數(shù)較少的情

跡級(jí)融合技術(shù)，而點(diǎn)跡和信號(hào)級(jí)融合技術(shù)研究得相對(duì)較少。在公共計(jì)算平臺(tái)加速推進(jìn)的大背景下，本文給出了一種工程化的新型艦載多雷達(dá)點(diǎn)跡融合系統(tǒng)方案，簡(jiǎn)單介紹了點(diǎn)跡融合技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)提出的多雷達(dá)點(diǎn)跡融合系統(tǒng)的性能進(jìn)行了討論。1 總體方案1.1 點(diǎn)跡級(jí)融合優(yōu)勢(shì)多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合可以選擇對(duì)信號(hào)、點(diǎn)跡和航跡三個(gè)層次的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合：信號(hào)級(jí)融合處理雷達(dá)的回波信號(hào)；點(diǎn)跡級(jí)融合處理各個(gè)雷達(dá)經(jīng)目標(biāo)檢測(cè)處理后得到的點(diǎn)跡信息；航跡級(jí)融合處理各個(gè)雷達(dá)經(jīng)檢測(cè)跟蹤處理后得到的航跡信息[9]

數(shù)據(jù)處理主要包括點(diǎn)跡處理和航跡處理。一個(gè)裝載有二次雷達(dá)應(yīng)答機(jī)的飛機(jī)在一個(gè)掃描周期內(nèi)會(huì)產(chǎn)生獨(dú)立的距離、方位以及屬性附加信息的原始應(yīng)答群，二次雷達(dá)詢問(wèn)機(jī)接收到這些原始應(yīng)答群后，點(diǎn)跡處理通過(guò)一定的算法、方法將這些原始應(yīng)答群進(jìn)行凝聚處理，在二次雷達(dá)每個(gè)掃描周期，檢測(cè)出該目標(biāo)唯一空間坐標(biāo)位置。實(shí)際使用過(guò)程中，往往會(huì)存在多個(gè)二次雷達(dá)詢問(wèn)設(shè)備對(duì)空域中的飛機(jī)進(jìn)行詢問(wèn)探測(cè)，二次雷達(dá)應(yīng)答機(jī)會(huì)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生不同的應(yīng)答信號(hào)，因此詢問(wèn)設(shè)備需要甄別出我方詢問(wèn)設(shè)備對(duì)應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)，需要對(duì)原始

“最相鄰”的量測(cè)點(diǎn)跡為關(guān)聯(lián)點(diǎn)跡，但這種方法在高密度雜波情況下，容易造成大量虛假目標(biāo)。文獻(xiàn)［2］中提出聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，結(jié)合Kalman濾波后可以有效的對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，但該算法有一個(gè)劣勢(shì)，隨著目標(biāo)數(shù)的不斷增加，其運(yùn)算量也隨之呈指數(shù)“爆炸”增大，對(duì)整個(gè)跟蹤帶來(lái)極大影響。文獻(xiàn)［3］針對(duì)量測(cè)信息缺失的目標(biāo)跟蹤問(wèn)題，提出一種基于高斯?jié)u進(jìn)框架的目標(biāo)跟蹤方法，采用假設(shè)檢驗(yàn)方式刪選錯(cuò)誤的量測(cè)信息，利用改進(jìn)漸進(jìn)無(wú)跡卡爾曼濾波方法減少線性誤差與數(shù)值計(jì)算誤差，提高跟蹤精度

來(lái)自雷達(dá)監(jiān)視源的點(diǎn)跡/航跡,并通過(guò)PLINES設(shè)備接收雷達(dá)數(shù)據(jù)并將這些雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式和協(xié)議轉(zhuǎn)換,由RS232同步串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)口數(shù)據(jù),經(jīng)由交換機(jī)數(shù)據(jù)交換后送至雷達(dá)子網(wǎng),再由多雷達(dá)融合處理服務(wù)器MSTS和旁路雷達(dá)處理服務(wù)器DRA取用,不同服務(wù)器經(jīng)過(guò)后續(xù)處理后,形成系統(tǒng)綜合航跡或者單雷達(dá)航跡供管制現(xiàn)場(chǎng)使用。2.1 MSTS服務(wù)器雷達(dá)數(shù)據(jù)處理MSTS采用的是多源跟蹤處理技術(shù)進(jìn)行多雷達(dá)數(shù)據(jù)跟蹤、融合處理的,MSTS收到雷達(dá)報(bào)告時(shí),會(huì)對(duì)其正北信息、扇區(qū)信息以及雷

器在紙帶上打下的點(diǎn)跡計(jì)算物體的加速度有三種方法，從計(jì)算結(jié)果的可信度和準(zhǔn)確度兩個(gè)方面對(duì)三種方法進(jìn)行了分析，目前廣泛采用的方法并非是最合理的方法，進(jìn)而給出了一種新的、更為合理的方法.關(guān)鍵詞：紙帶;點(diǎn)跡;加速度;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）05-0057-02作者簡(jiǎn)介：黃洪才（1963-），男，湖南炎陵人，本科，中學(xué)特級(jí)教師，中學(xué)正高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理學(xué)科教學(xué).4 究竟采用哪種方法好教輔資料

時(shí)頻率序列。2 點(diǎn)跡融合跟蹤方法設(shè)計(jì)該文針對(duì)隱身目標(biāo)的回波特點(diǎn)，在航跡融合前先對(duì)雷達(dá)探測(cè)到的原始點(diǎn)跡信息進(jìn)行提取，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間配準(zhǔn)和量測(cè)坐標(biāo)系的統(tǒng)一。如果雷達(dá)回波數(shù)據(jù)包含目標(biāo)多普勒速度，則采用外推法進(jìn)行時(shí)間配準(zhǔn)，利用時(shí)空對(duì)準(zhǔn)后的測(cè)量信息進(jìn)行點(diǎn)跡融合，利用融合后的點(diǎn)跡進(jìn)行航跡起始和關(guān)聯(lián)，進(jìn)而完成航跡濾波更新，輸出最終航跡跟蹤結(jié)果。如果雷達(dá)回波數(shù)據(jù)不包含目標(biāo)多普勒速度，則根據(jù)各雷達(dá)測(cè)量值的時(shí)標(biāo)進(jìn)行排序，依次利用各雷達(dá)的測(cè)量值進(jìn)行航跡起始和關(guān)聯(lián)，完成航跡濾波

引 言當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)跡提取和凝聚主要有兩種方法：一種是通過(guò)FPGA或DSP等芯片中的邏輯軟件實(shí)現(xiàn)點(diǎn)跡提取，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)跡凝聚與濾波跟蹤。該方法的特點(diǎn)是提取波門內(nèi)點(diǎn)跡，點(diǎn)跡組成往往只包含方位、距離和方位延伸值等基本信息。其優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)邏輯軟件實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的要求，只發(fā)送少部分?jǐn)?shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)集中資源用于目標(biāo)的凝聚、跟蹤，可以釋放大量計(jì)算機(jī)資源用于人機(jī)交互和接口控制，能夠簡(jiǎn)化雷達(dá)數(shù)據(jù)處理和顯示控制硬件架構(gòu)，節(jié)約實(shí)現(xiàn)成本；缺點(diǎn)是點(diǎn)跡凝聚精度不高，原因是計(jì)

了有用的目標(biāo)信號(hào)點(diǎn)跡外，還包括了大量由強(qiáng)低雜波、強(qiáng)氣象雜波和仙波處理后的剩余雜波點(diǎn)跡。這些剩余雜波點(diǎn)跡嚴(yán)重影響了雜波環(huán)境下雷達(dá)正常的探測(cè)和跟蹤性能[1]。主要影響體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是剩余雜波點(diǎn)跡容易造成目標(biāo)屬性誤判，影響雷達(dá)探測(cè)效果；二是剩余雜波點(diǎn)跡誤判成“偽目標(biāo)”與目標(biāo)回波摻雜在一起，容易造成目標(biāo)混淆，干擾了雷達(dá)“航跡關(guān)聯(lián)”過(guò)程，影響雷達(dá)跟蹤效能[2]。目前，一些國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者利用雷達(dá)回波特征，針對(duì)此問(wèn)題做了一系列相應(yīng)的研究。文獻(xiàn)[3]提出了一種智

理單元后形成雷達(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)，但是對(duì)于民航等大型目標(biāo)而言，目標(biāo)本身尺寸較大，可以跨越多個(gè)距離及方位單元，在雷達(dá)信號(hào)處理之后同一目標(biāo)仍會(huì)產(chǎn)生多個(gè)點(diǎn)跡信息.并且對(duì)于雜波環(huán)境下，由于各種雜波出現(xiàn)的不規(guī)則性[1]，特別是雷達(dá)在受到地雜波或海雜波影響的區(qū)域，每個(gè)周期都可能出現(xiàn)大量的點(diǎn)跡報(bào)告，給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)造成極大的壓力，嚴(yán)重影響雷達(dá)目標(biāo)跟蹤效率[2].國(guó)內(nèi)外對(duì)該問(wèn)題所提出的解決方案主要在雷達(dá)信號(hào)處理方面和進(jìn)行航跡跟蹤時(shí)算法改進(jìn)方面.在雷達(dá)信號(hào)處理方面，主要是CFAR算法

人艇載毫米波雷達(dá)點(diǎn)跡凝聚方法李瑞偉1, 李立剛2*, 金久才3, 劉德慶3, 李方旭2, 戴永壽2(1. 中國(guó)石油大學(xué)(華東) 控制科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 青島, 266580; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(華東) 海洋與空間信息學(xué)院, 山東 青島, 266580; 3. 自然資源部第一海洋研究所, 山東 青島, 266061)毫米波雷達(dá)在工作中會(huì)存在虛警和目標(biāo)點(diǎn)跡分裂等問(wèn)題。當(dāng)前多數(shù)研究均通過(guò)處理雷達(dá)回波, 根據(jù)波形特征降低虛警, 但結(jié)果中仍存在無(wú)效點(diǎn)跡; 通過(guò)

含大量的雜波剩余點(diǎn)跡，嚴(yán)重影響雜波環(huán)境下雷達(dá)正常的探測(cè)和跟蹤性能[1]。而且，雷達(dá)回波信號(hào)在目標(biāo)檢測(cè)后，其點(diǎn)跡數(shù)據(jù)中除了包含目標(biāo)尺寸、運(yùn)動(dòng)等本身固有物理屬性外，還蘊(yùn)含著可以鑒別目標(biāo)點(diǎn)跡的特征參數(shù)。通過(guò)分析雷達(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)所反映的目標(biāo)特征，可發(fā)掘出穩(wěn)定用于區(qū)分目標(biāo)點(diǎn)跡與雜波點(diǎn)跡的特征參數(shù)，再通過(guò)設(shè)計(jì)好的分類器進(jìn)行分類判決[2]。因此，目標(biāo)檢測(cè)后借助目標(biāo)點(diǎn)跡特征參數(shù)，進(jìn)一步區(qū)分目標(biāo)點(diǎn)跡與雜波剩余點(diǎn)跡是非常必要和可行的。目前，一些國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者利用雷達(dá)回波特征，針

過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)的點(diǎn)跡檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)、濾波后，上報(bào)更新后的雷達(dá)航跡信息，完成一個(gè)處理循環(huán)[1-2]。機(jī)載雷達(dá)在載機(jī)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中下視探測(cè)目標(biāo)，雜波環(huán)境具有強(qiáng)度大、特性復(fù)雜、變化快的特點(diǎn)，檢測(cè)過(guò)程中容易發(fā)生漏報(bào)和虛警；機(jī)載雷達(dá)一般需要同時(shí)跟蹤大量目標(biāo)，跟蹤對(duì)象包含導(dǎo)彈、飛機(jī)、車輛、艦船等各類目標(biāo)，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)范圍廣，缺乏目標(biāo)的先驗(yàn)信息。因此，機(jī)載雷達(dá)跟蹤目標(biāo)時(shí)，如果航跡與目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)，使一批目標(biāo)只能處于運(yùn)動(dòng)參數(shù)固定的某種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)目標(biāo)機(jī)動(dòng)狀態(tài)不明或

經(jīng)過(guò)恒虛警檢測(cè)和點(diǎn)跡凝聚處理后，形成的虛假點(diǎn)跡會(huì)和真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)跡一起被雷達(dá)的目標(biāo)提取器錄取。一方面，這些虛假點(diǎn)跡會(huì)影響航機(jī)關(guān)聯(lián)，甚至?xí)a(chǎn)生虛假航跡，嚴(yán)重影響雷達(dá)對(duì)真實(shí)目標(biāo)的正常跟蹤；另一方面，虛假點(diǎn)跡過(guò)多會(huì)導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)飽和，嚴(yán)重影響雷達(dá)正常的探測(cè)效能。因此，在目標(biāo)檢測(cè)后區(qū)分目標(biāo)點(diǎn)跡與剩余雜波點(diǎn)跡，以進(jìn)一步濾除雜波剩余點(diǎn)跡是非常有必要的。目前，針對(duì)此問(wèn)題，一些國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者利用雷達(dá)回波特征參數(shù)做了一些相應(yīng)的研究。文獻(xiàn)[3]提出了基于雜波特性和回波信號(hào)

,多采用檢測(cè)級(jí)的點(diǎn)跡融合,再利用融合點(diǎn)跡形成航跡,且相關(guān)研究主要是針對(duì)大型陣列式地波雷達(dá)。對(duì)于小陣列緊湊型地波雷達(dá),弱信號(hào)的檢測(cè)困難會(huì)增大目標(biāo)的虛警率和漏檢率,難以給出有效可靠的點(diǎn)跡結(jié)果,而且較低的點(diǎn)跡測(cè)向精度增加了多方位點(diǎn)跡的關(guān)聯(lián)難度,即難以判別不同方位探測(cè)的目標(biāo)結(jié)果是否為同一目標(biāo),甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)的情況,致使無(wú)法做到有效的多方位信息融合。相對(duì)于點(diǎn)跡關(guān)聯(lián),雙站航跡關(guān)聯(lián)是在單站航跡跟蹤處理后,可減少單個(gè)時(shí)刻點(diǎn)跡錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)的概率,充分利用多時(shí)刻的目標(biāo)信息,因此

可能是目標(biāo)的虛警點(diǎn)跡，然后傳遞這些點(diǎn)跡或者由這些點(diǎn)跡跟蹤濾波得到的目標(biāo)航跡到融合中心進(jìn)行融合[4，5]。本文定義這種方法為基于先檢測(cè)后跟蹤的多傳感器融合(Multi-Sensor Fusion based on DBT， MSFDBT)。MSF-DBT在高信噪比下具有良好的性能，但當(dāng)信噪比較低時(shí)，目標(biāo)往往很難通過(guò)單周期門限檢測(cè)，造成本地節(jié)點(diǎn)信息損失，導(dǎo)致算法性能嚴(yán)重下降。解決DBT導(dǎo)致的性能損失的一個(gè)有效方法是采用多幀檢測(cè)前跟蹤技術(shù)(Multi-Frame

工作，會(huì)造成信號(hào)點(diǎn)跡攜帶的信號(hào)匹配特性不一致，目標(biāo)位置信號(hào)的精度和數(shù)據(jù)率不穩(wěn)定，直接使用該點(diǎn)跡進(jìn)行航跡處理會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)航跡的起始、關(guān)聯(lián)都出現(xiàn)錯(cuò)誤，容易造成斷批、混批等問(wèn)題。就敵我識(shí)別信號(hào)的航跡處理來(lái)說(shuō)，其具有定位數(shù)據(jù)率高的特點(diǎn)，每秒15個(gè)以上的定位點(diǎn)碼字(不同模式)并不完全相同，在定位精度一定的情況下，要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)航跡起始、關(guān)聯(lián)、保持、消失、編批等，首先要解決的問(wèn)題是要判斷這些定位數(shù)據(jù)是來(lái)自同一目標(biāo)還是不同目標(biāo)。因此，在進(jìn)行航跡處理之前，基于點(diǎn)跡屬性信息對(duì)目標(biāo)

目標(biāo)分類的思路在點(diǎn)跡維[2-3]對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行解決。對(duì)檢測(cè)視頻進(jìn)行點(diǎn)跡凝聚，給出點(diǎn)跡的距離和方位信息，同時(shí)獲取點(diǎn)跡的距離展寬、方位展寬、凝聚點(diǎn)數(shù)和幅度等點(diǎn)跡特征；針對(duì)不同的點(diǎn)跡特征，剔除奇異特征值的點(diǎn)跡；根據(jù)點(diǎn)跡特征進(jìn)行點(diǎn)跡質(zhì)量評(píng)估，通過(guò)點(diǎn)跡質(zhì)量門限對(duì)點(diǎn)跡進(jìn)行判決。基于特征加權(quán)的點(diǎn)跡質(zhì)量評(píng)估流程圖如圖1所示：圖1 點(diǎn)跡處理流程圖1 點(diǎn)跡凝聚與奇異點(diǎn)跡剔除1.1 點(diǎn)跡凝聚點(diǎn)跡凝聚處理的過(guò)程是，先進(jìn)行距離上的凝聚，得到水平波瓣內(nèi)不同方位上的距離值，因回波大小及

過(guò)程為經(jīng)檢測(cè)器和點(diǎn)跡提取器處理后形成點(diǎn)跡進(jìn)行航跡起始與跟蹤。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的日趨復(fù)雜，敵方目標(biāo)總是在有源／無(wú)源干擾或地海雜波掩護(hù)下進(jìn)行突防。復(fù)雜的背景環(huán)境造成雷達(dá)檢測(cè)器過(guò)門限回波數(shù)量急劇增加，點(diǎn)跡提取器輸出大量虛假點(diǎn)跡，從而導(dǎo)致航跡起始和跟蹤時(shí)形成數(shù)量不可控的虛假目標(biāo)。大量虛假目標(biāo)的存在使得雷達(dá)系統(tǒng)既無(wú)法有效甄別和提取真實(shí)目標(biāo)參數(shù)信息，及時(shí)對(duì)敵目標(biāo)做出相應(yīng)威脅等級(jí)判別，又耗費(fèi)系統(tǒng)探測(cè)時(shí)間資源，造成任務(wù)量和處理量過(guò)載。為了控制虛警數(shù)量，最直接的方法即是提高

帶．如圖2所示，點(diǎn)跡稀稀拉拉，漏點(diǎn)嚴(yán)重，并且點(diǎn)跡顏色也比較淡．課后，筆者對(duì)學(xué)生得到的這條別樣的紙帶很是好奇，并進(jìn)行了深入的研究．(注：筆者之后研究的點(diǎn)跡都是小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的．)圖1 21051軌道式打點(diǎn)小車的結(jié)構(gòu)2 學(xué)生操作還原點(diǎn)跡筆者課后仔細(xì)地了解學(xué)生的操作過(guò)程，并將學(xué)生的操作過(guò)程簡(jiǎn)化為如圖3所示，小車底部的放電針接高壓脈沖的負(fù)極，軌道上的銀白色金屬板接高壓脈沖的正極，金屬板的上方放置黑色墨粉紙，墨粉紙上方再放置白色紙帶．這樣接通電源，釋放小車

主要有2種方式：點(diǎn)跡處理方式以及航跡處理方式。點(diǎn)跡處理分為數(shù)據(jù)收發(fā)接口、點(diǎn)跡凝聚及提取兩部分。航跡處理分為數(shù)據(jù)收發(fā)接口、航跡相關(guān)、航跡起始、航跡濾波外推以及航跡質(zhì)量管理5個(gè)部分[4-6]。在多功能射頻模擬器中，航跡模擬的主要功能是對(duì)飛機(jī)目標(biāo)、導(dǎo)彈目標(biāo)進(jìn)行搜素、跟蹤，完成全空域范圍內(nèi)300批目標(biāo)的建航。具體框圖如圖1所示。圖1 航跡模擬組成框圖該硬件平臺(tái)采用MPC8640D通用信號(hào)處理板，每塊板子上各4個(gè)CPU,CPU與CPU之間可以通過(guò)備板以以太網(wǎng)或rap

檢測(cè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生雜波點(diǎn)跡，尤其是在雜波密集區(qū)，此類雜波點(diǎn)跡數(shù)量會(huì)更多[1-3]。信號(hào)處理若將這些所有檢測(cè)點(diǎn)跡包括真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)跡和雜波點(diǎn)跡全送往空情顯控臺(tái)，會(huì)干擾雷達(dá)操作員對(duì)目標(biāo)信息和空情態(tài)勢(shì)的準(zhǔn)確把握，降低其人工干預(yù)操作的正確率，因此需要對(duì)雜波點(diǎn)跡進(jìn)行濾除。雜波濾除的方法主要有基于幀內(nèi)處理的濾除方式和基于幀間處理的濾除方式兩大類。幀內(nèi)處理又分為基于信號(hào)級(jí)處理的濾除和基于數(shù)據(jù)級(jí)處理的濾除，基于信號(hào)級(jí)處理的濾除即在信號(hào)處理過(guò)程中使得雜波回波盡可能不形成雜波點(diǎn)跡輸出[

檢測(cè)和質(zhì)量評(píng)估的點(diǎn)跡提取，提出和定義點(diǎn)跡質(zhì)量的概念；在第2級(jí)進(jìn)行基于改進(jìn)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的多周期聯(lián)合檢測(cè)判決，根據(jù)傳統(tǒng)的跟蹤技術(shù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，根據(jù)估計(jì)值和量測(cè)值的歐氏距離和估計(jì)誤差設(shè)計(jì)置信因子，結(jié)合點(diǎn)跡質(zhì)量對(duì)指標(biāo)函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。1 動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法介紹DP方法是利用動(dòng)態(tài)優(yōu)化的分段優(yōu)化思想，將目標(biāo)軌跡搜索問(wèn)題分解為分級(jí)優(yōu)化的問(wèn)題，使目標(biāo)回波點(diǎn)能夠有效地沿目標(biāo)可能的軌跡進(jìn)行積累，當(dāng)軌跡的指標(biāo)函數(shù)超過(guò)了給定的門限時(shí)判定其為目標(biāo)軌跡，然后通過(guò)逆向反推，得到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡[

擾條件下起始斷續(xù)點(diǎn)跡的算法，該算法通過(guò)序列檢測(cè)技術(shù)制定采樣終止規(guī)則以過(guò)濾虛假關(guān)聯(lián)，構(gòu)建飛行特征限制映射參數(shù)集來(lái)剔除虛假航跡，解決了航跡簇?fù)硐碌臋z測(cè)和估計(jì)問(wèn)題，但由于該算法較為繁瑣，導(dǎo)致達(dá)不到實(shí)時(shí)性的要求。彈道目標(biāo)在再入段飛行時(shí)，飛行速度快，飛行時(shí)間短，而且真彈頭的周圍有多個(gè)重誘餌，加之所處的雜波環(huán)境使得起始多個(gè)彈道目標(biāo)變得十分困難，對(duì)航跡起始的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性產(chǎn)生了很大的影響。為了提高彈道目標(biāo)航跡起始的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，本文提出了一種基于網(wǎng)格聚類的彈道目標(biāo)航跡

方法通過(guò)匹配雷達(dá)點(diǎn)跡和ADS-B信息，對(duì)匹配成功的點(diǎn)跡位置進(jìn)行插值計(jì)算，得到點(diǎn)跡真值位置，最后進(jìn)行誤差分析得到雷達(dá)系統(tǒng)誤差。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的方法可以對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)誤差進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定，該方法具有很好的魯棒性，便于工程實(shí)現(xiàn)。1 雷達(dá)誤差標(biāo)定流程實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的誤差標(biāo)定，就是要統(tǒng)計(jì)出雷達(dá)輸出目標(biāo)點(diǎn)跡的斜距、方位和俯仰與真實(shí)目標(biāo)的斜距、方位和俯仰值之間的固定誤差。由于雷達(dá)的量測(cè)除了系統(tǒng)誤差之外，還存在隨機(jī)誤差，隨機(jī)誤差和雷達(dá)的精度相關(guān)，不同的雷達(dá)其隨機(jī)誤差不一致，可

，同時(shí)虛警和雜波點(diǎn)跡很少，那么全程全方位的多目標(biāo)航跡自動(dòng)起始就比較簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際的工程應(yīng)用中，盡管運(yùn)用了動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)和恒虛警(CFAR)等信號(hào)處理技術(shù)，但由于熱噪聲、天電噪聲和氣象這些噪聲源產(chǎn)生的寬帶噪聲，以及海浪、地物、云、雨、箔等分散單元產(chǎn)生的雜亂回波條件下，仍然可能有許多雜波、干擾點(diǎn)跡和真目標(biāo)點(diǎn)跡一起進(jìn)入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。隨著干擾和雜波的增加，系統(tǒng)的性能會(huì)不斷下降，甚至?xí)霈F(xiàn)飽和過(guò)載的現(xiàn)象，這樣傳統(tǒng)的航跡起始方法很難實(shí)時(shí)進(jìn)行航跡自動(dòng)起始。對(duì)此，

模型算法 航跡 點(diǎn)跡1 目的和意義隨著我國(guó)民航事業(yè)的高速發(fā)展，航空器的數(shù)量不斷增加，擁擠的空中交通已經(jīng)成為常態(tài)，對(duì)民用航空中交通管制的要求愈發(fā)提高同時(shí)也提升了管制員對(duì)空管自動(dòng)化的依賴。民航空管自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)處理雷達(dá)數(shù)據(jù)、飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)、ADS數(shù)據(jù)、氣象信息數(shù)據(jù)等各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為空中交通管制提供保障。隨著空管設(shè)備的更新?lián)Q代，國(guó)產(chǎn)的空管自動(dòng)化系統(tǒng)也逐步的由應(yīng)急系統(tǒng)，向備份系統(tǒng)乃至主用系統(tǒng)過(guò)度，逐漸奪回了部分國(guó)內(nèi)的空管自動(dòng)化使用市場(chǎng)。而作為空中交通指揮的一個(gè)首要依據(jù)

標(biāo)跟蹤算法。通過(guò)點(diǎn)跡密度統(tǒng)計(jì)和船舶避碰量測(cè)模型獲取跟蹤目標(biāo)的環(huán)境信息。在不同環(huán)境下采用不同的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法提高目標(biāo)跟蹤穩(wěn)定性。通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，表明基于環(huán)境感知技術(shù)的海面目標(biāo)跟蹤算法可改善VTS系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)跟蹤性能。【關(guān)鍵詞】環(huán)境感知 點(diǎn)跡特征1 引言船舶交通管理系統(tǒng)f簡(jiǎn)稱VTS）提供海面船只或者浮標(biāo)等目標(biāo)點(diǎn)跡或者航跡供用戶使用。在復(fù)雜海況條件下，如雜波區(qū)或者目標(biāo)會(huì)遇、交叉時(shí)，由于點(diǎn)跡密集和點(diǎn)跡質(zhì)量可信度的下降，會(huì)增加目標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的難度，導(dǎo)致目標(biāo)跟

由于模擬的假目標(biāo)點(diǎn)跡符合航跡關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則,其必定能被雷達(dá)檢測(cè)識(shí)別[22],從而達(dá)到更為有效的航跡欺騙效果。1 主瓣航跡欺騙原理對(duì)雷達(dá)實(shí)施航跡欺騙的目的在于使敵方雷達(dá)在我方想定的位置發(fā)現(xiàn)虛假的運(yùn)動(dòng)目標(biāo),而虛假目標(biāo)則是由我方干擾機(jī)向敵方雷達(dá)發(fā)射具有一定規(guī)律的欺騙干擾信號(hào)得到的。雷達(dá)接收到調(diào)制干擾信號(hào)后進(jìn)行處理就會(huì)在想定的方位和距離上發(fā)現(xiàn)虛假的運(yùn)動(dòng)目標(biāo),由于干擾信號(hào)的逼真性,雷達(dá)將無(wú)法分辨其是否為虛假目標(biāo),從而達(dá)到以假替真的目的[23]。其重點(diǎn)在于如何合理地設(shè)置虛假

二次監(jiān)視雷達(dá)目標(biāo)點(diǎn)跡分裂分析與凝聚方法四川九洲空管科技有限責(zé)任公司 何 川 李 璐二次監(jiān)視雷達(dá)點(diǎn)跡凝聚是二次監(jiān)視雷達(dá)信號(hào)處理的重要組成部分，合適的點(diǎn)跡凝聚方法，能有效的提高目標(biāo)距離、方位探測(cè)精度。但是在復(fù)雜的情況影響下，會(huì)產(chǎn)生目標(biāo)分裂狀況，對(duì)后續(xù)的航跡處理跟蹤的準(zhǔn)確性產(chǎn)生直接影響，對(duì)二次監(jiān)視雷達(dá)的探測(cè)效果產(chǎn)生較大的影響，不利于監(jiān)視人員掌握空勤狀況。因此本文將分析二次雷達(dá)點(diǎn)跡分裂的原因及解決該問(wèn)題的方法。二次監(jiān)視雷達(dá)；點(diǎn)跡分裂；點(diǎn)跡凝聚1.引言在空中交通管制

雷達(dá)視頻回波經(jīng)過(guò)點(diǎn)跡凝聚處理，產(chǎn)生的單一點(diǎn)跡信息已經(jīng)不能滿足雷達(dá)系統(tǒng)和用戶對(duì)雷達(dá)目標(biāo)信息的要求，有必要在點(diǎn)跡凝聚和處理后對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡等相關(guān)信息進(jìn)行更深層次的研究，而這正是雷達(dá)目標(biāo)航跡建立和管理所研究的核心內(nèi)容。所謂航跡，是指對(duì)目標(biāo)的若干點(diǎn)跡進(jìn)行處理后連成的曲線。航跡建立和處理是將同一目標(biāo)的點(diǎn)跡連成航跡的處理過(guò)程[1]。通過(guò)航跡建立和管理，與僅提供點(diǎn)跡信息相比，用戶可以更直觀地獲取目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息[2]。本文將結(jié)合航跡建立和管理在實(shí)際雷

自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)目標(biāo)點(diǎn)跡最優(yōu)關(guān)聯(lián)算法張 暉①劉永信*①?gòu)?杰②紀(jì)永剛②鄭志強(qiáng)①①(內(nèi)蒙古大學(xué)電子信息工程學(xué)院 呼和浩特 010021)②(國(guó)家海洋局第一海洋研究所 青島 266061)為了提高海洋探測(cè)精度和范圍，針對(duì)高頻地波雷達(dá)(HFSWR)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)目標(biāo)點(diǎn)跡的融合利用問(wèn)題，該文提出一種基于JVC(Jonker-Volgenant-Castanon)的點(diǎn)跡分狀態(tài)全局最優(yōu)關(guān)聯(lián)算法。首先，通過(guò)判斷高頻地波雷達(dá)和AIS點(diǎn)跡的徑向速度，將點(diǎn)跡分為準(zhǔn)靜態(tài)目

位誤差，為后續(xù)的點(diǎn)跡凝聚和航跡跟蹤提供有效保證。該算法簡(jiǎn)單實(shí)用，易于工程實(shí)現(xiàn)。文章的最后提供了實(shí)測(cè)雷達(dá)數(shù)據(jù)的信號(hào)處理結(jié)果，證實(shí)了該方法的有效性。動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)；點(diǎn)跡提??；方位精度；半脈組積累0 引 言在雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)中，方位精度是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。點(diǎn)跡的方位精度直接影響到終端點(diǎn)航跡相關(guān)和航跡跟蹤，從而影響到雷達(dá)的整機(jī)性能。因此，點(diǎn)跡的方位精度問(wèn)題一直受到雷達(dá)界學(xué)者和工程師們的廣泛重視，并涌現(xiàn)了大量的研究成果[1-3]。這些工作主要集中在點(diǎn)跡凝聚模塊中的方位凝聚

管一次雷達(dá)精細(xì)化點(diǎn)跡處理在距離、方位、幅度上通過(guò)對(duì)信號(hào)檢測(cè)回波參數(shù)信息的分析,提取出一組目標(biāo)參數(shù)信息;然后根據(jù)目標(biāo)的一些特征參數(shù)信息,進(jìn)行目標(biāo)的點(diǎn)跡質(zhì)量判別、固定回波/干擾回波/慢動(dòng)回波等有效抑制[2],得到最佳的目標(biāo)參數(shù)信息。點(diǎn)跡處理流程包括初始回波處理、點(diǎn)跡凝聚、點(diǎn)跡濾波。1 點(diǎn)跡處理設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.1 初始回波處理算法分析初始回波處理是點(diǎn)跡處理的前級(jí),通過(guò)控制送往點(diǎn)跡凝聚的回波參數(shù)總量,防止點(diǎn)跡處理器過(guò)載,確保目標(biāo)點(diǎn)跡的準(zhǔn)確檢測(cè)。初始回波處理將雷達(dá)威力

回波視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)跡凝聚、航跡建立及管理等處理。通過(guò)處理，不僅可以得到所需目標(biāo)的準(zhǔn)確位置信息，還能得到其運(yùn)動(dòng)軌跡、速度等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息［2］。由于現(xiàn)代雷達(dá)回波視頻數(shù)據(jù)量大而且雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)軟件算法的實(shí)時(shí)性要求較高，因此在文中將偏重于算法的實(shí)時(shí)性和軟件可實(shí)現(xiàn)性，結(jié)合某型搜索雷達(dá)系統(tǒng)，對(duì)雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理即點(diǎn)跡凝聚和航跡建立及管理等相關(guān)算法進(jìn)行討論。1 點(diǎn)跡凝聚點(diǎn)跡凝聚的實(shí)質(zhì)是為了在復(fù)雜的雷達(dá)回波視頻中，排除各種雜波的干擾以及目標(biāo)可能出現(xiàn)分裂等影響，按照一定的算

利用在數(shù)據(jù)處理的點(diǎn)跡凝聚、相關(guān)處理、跟蹤濾波等階段，采用等效幅度加權(quán)點(diǎn)跡凝聚法、徑向頻率模糊反解法，實(shí)現(xiàn)對(duì)海虛警的抑制。預(yù)警雷達(dá)；虛警抑制；數(shù)據(jù)處理；對(duì)海處理0 引 言雷達(dá)對(duì)海工作過(guò)程中面臨著復(fù)雜的工作環(huán)境，會(huì)出現(xiàn)大量的虛假點(diǎn)航跡。尤其是雜波的干擾，不僅不同海情下的分布具有極大的差異，而且還包含地雜波、氣象雜波等。這些都給海面目標(biāo)的檢測(cè)和跟蹤帶來(lái)困難。在信號(hào)處理層面，一般采用動(dòng)目標(biāo)顯示技術(shù)(MTI)、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)(MTD)、脈壓、恒虛警檢測(cè)(CFAR)等

到雷達(dá)每次探測(cè)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)后，并不作檢測(cè)輸出，而是將其進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)幀間數(shù)據(jù)的相關(guān)處理，通過(guò)數(shù)幀的積累，將目標(biāo)航跡被估計(jì)出來(lái)后，檢測(cè)結(jié)果與目標(biāo)航跡同時(shí)宣布。目前常用的TBD方法主要有多幀相關(guān)法、粒子濾波法、Hough變換法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法等［1］。稀布陣綜合脈沖孔徑雷達(dá)采用全向收發(fā)、全數(shù)字波束形成、長(zhǎng)相干積累等處理手段［2］，具有多普勒頻道多、速度分辨率高、數(shù)據(jù)率快、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，傳統(tǒng)TBD方法由于計(jì)算量大、實(shí)時(shí)性無(wú)法滿足該雷達(dá)的處理要求，根據(jù)稀布陣綜合脈沖孔

文提出了通過(guò)建立點(diǎn)跡雜波圖來(lái)指導(dǎo)目標(biāo)關(guān)聯(lián)的方法，解決目標(biāo)在這種特殊情況下的跟蹤問(wèn)題，并給出了相關(guān)的仿真結(jié)果以及在VTS 系統(tǒng)上實(shí)際跟蹤的效果。1 點(diǎn)跡雜波圖理論雜波圖可以給出雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)固定雜波的雷達(dá)圖像。一般來(lái)說(shuō)，雷達(dá)圖像含有一些相當(dāng)不規(guī)則的由地物雜波、點(diǎn)源和分布雜波構(gòu)成的區(qū)域。當(dāng)雷達(dá)工作于雜波環(huán)境時(shí)，使用雜波圖可以消去雷達(dá)點(diǎn)跡中的雜波點(diǎn)，有效地消除雜波點(diǎn)在目標(biāo)關(guān)聯(lián)、跟蹤時(shí)帶來(lái)的干擾。點(diǎn)跡雜波圖的基本理論是把在兩次或兩次以上相繼掃描中的點(diǎn)跡位移與已登記

到信號(hào)處理送來(lái)的點(diǎn)跡，一般按照?qǐng)D2所示流程進(jìn)行處理［5］。圖2 數(shù)據(jù)處理流程圖2所示的各個(gè)步驟是一個(gè)順序的過(guò)程，不能并行執(zhí)行。接下來(lái)對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行分析，判斷是否適合并行處理。(1）點(diǎn)跡預(yù)處理把點(diǎn)跡從目標(biāo)量測(cè)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)處理所在坐標(biāo)系。該步驟是一個(gè)循環(huán)操作，每個(gè)循環(huán)對(duì)單個(gè)點(diǎn)跡進(jìn)行坐標(biāo)變換，循環(huán)之間沒(méi)有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，適合并行處理。(2）數(shù)據(jù)互聯(lián)建立當(dāng)前時(shí)刻新點(diǎn)跡與歷史數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以確定這些點(diǎn)跡是否來(lái)自同一個(gè)目標(biāo)，分為新點(diǎn)跡與航跡的互聯(lián)、新點(diǎn)跡與舊點(diǎn)跡的

通過(guò)匹配、定位、點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)等手段將這些多站探測(cè)到的目標(biāo)信息進(jìn)行融合，能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行更加全面的描述;得出全局性的、更精確的航跡供指揮員用于作戰(zhàn)決策，以減少雷達(dá)盲區(qū)，增加測(cè)量冗余度，提高處理質(zhì)量。1 無(wú)源多傳感器多目標(biāo)融合多傳感器無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)的處理過(guò)程比單傳感器無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)更加復(fù)雜，其中多傳感器目標(biāo)的融合是整個(gè)處理過(guò)程中一個(gè)重要的組成部分。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中對(duì)每個(gè)傳感器探測(cè)的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配定位，然后再進(jìn)行關(guān)聯(lián)融合，如圖1所示。圖1 多傳感器無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)融合過(guò)程在融合

信號(hào)處理后的原始點(diǎn)跡信息作為積累的基本輸入，設(shè)置一定的方位距離寬度門限與多普勒頻移門限，可以提取出符合要求的動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)跡，將原始點(diǎn)跡中的方位寬度、距離寬度及多普勒頻移參數(shù)進(jìn)行過(guò)門限取舍，將滿足條件的原始點(diǎn)跡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，作為積累基本單元點(diǎn)，設(shè)其距離方位仰角為(r，α，β);結(jié)合GPS 定位信息將積累基本單元點(diǎn)位置(r，α，β)進(jìn)行坐標(biāo)變換，轉(zhuǎn)換到站點(diǎn)坐標(biāo)系下形成探測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)(x，y，z)，通過(guò)投影將點(diǎn)(x，y，z)投影到累積圖中找到該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的單元格Uij，每次

的目的是將無(wú)序的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)成航跡，為控制系統(tǒng)建立目標(biāo)引導(dǎo)。航跡處理要求目標(biāo)快速準(zhǔn)確地建航和維持低的虛警概率。然而這是一個(gè)相互矛盾的過(guò)程，尤其是在復(fù)雜背景條件下，如果波門門限放寬，往往會(huì)出現(xiàn)虛警航跡過(guò)多，直接影響真實(shí)航跡起批。如果門限過(guò)小，虛警航跡減少，但真實(shí)航跡起始也困難，且不穩(wěn)定，容易斷航。為解決這一問(wèn)題，對(duì)航跡處理在坐標(biāo)系的使用、濾波模型、關(guān)聯(lián)方式以及各種變換等方面進(jìn)行了深入的研究，但效果并不明顯。對(duì)航跡處理來(lái)說(shuō)無(wú)論使用哪種方法，輸入的傳感器參數(shù)只有

工作與雷達(dá)目標(biāo)的點(diǎn)跡提取息息相關(guān),點(diǎn)跡提取是雷達(dá)工作的重要組成部分,其主要功能是對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行門限判別,產(chǎn)生距離、方位的估值,估值結(jié)果錄取到緩存后送至后續(xù)設(shè)備進(jìn)行態(tài)勢(shì)顯示[1]。點(diǎn)跡提取工作的好壞,直接影響后級(jí)數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)對(duì)目標(biāo)的跟蹤的準(zhǔn)確性。對(duì)于某特體雷達(dá)而言,其點(diǎn)跡提取器的設(shè)計(jì)功能單一,僅具備門限判別的功能,而未考慮對(duì)目標(biāo)點(diǎn)跡的凝聚處理,導(dǎo)致在終端顯示設(shè)備上觀察目標(biāo)時(shí)目標(biāo)分裂的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,影響雷達(dá)對(duì)目標(biāo)位置的準(zhǔn)確判別。本文通過(guò)對(duì)目標(biāo)分裂現(xiàn)象的分