搜索雷達分區(qū)間目標航跡的建立

搜索雷達分區(qū)間目標航跡的建立

0搜索雷達航跡處理由于戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)原因，搜索雷達的天線旋轉(zhuǎn)不可能迅速。大多數(shù)搜索雷達速度為30r-min，60r-min，90r-min，因此搜索雷達對目標的采樣周期非常長。所以,在進行航跡處理的時候,并不是將搜索雷達掃描1周后所捕獲的點跡傳給航跡處理計算機進行航跡處理。而是人為的將搜索雷達旋轉(zhuǎn)1周,平均分成n個扇區(qū),n一般取8,12,16或24,每個扇區(qū)稱之為扇區(qū),分別記為0扇區(qū),1扇區(qū),…,n-1扇區(qū),如圖1所示,以此保證航跡處理的實時性,及時對跟蹤設(shè)備進行目標指示。在搜索雷達工作過程中,當其對k扇區(qū)進行掃描的同時,會把在掃描(k+n-1)%n扇區(qū)所獲得的目標點跡數(shù)據(jù)傳給航跡處理計算機,進行航跡處理。本文主要討論的是:在航跡處理計算機順序獲得搜索雷達傳送來的各個扇區(qū)錄取到的多目標點跡信息的情況下,完成目標航跡的建立。1處理中的方法1.1個東南角區(qū)的角分線當航跡處理計算機第1次接受到某扇區(qū)的點跡集合,將這個集合記為R1,并將其保存到航跡處理計算機中,此時將航跡處理計算機中存放的點跡集合記為A1,知A1=R1。將上1個扇區(qū)的角分線記為L,其方位角記為α(見圖2)。圖中陰影區(qū)的角度等于扇區(qū)角度的一半,并稱陰影區(qū)為處理區(qū)域σ1。當航跡處理計算機第k次獲得某扇區(qū)的點跡集合,將這個集合記為Rk,將其保存到航跡處理計算機中,將第k-1次和第k次的點跡集合作為一個集合,記為Ak(見圖3)。圖中陰影區(qū)的角度等于2個扇區(qū)各自一半之和,并稱陰影區(qū)為處理區(qū)域σk。在處理過程中,只對預(yù)測點落在處理區(qū)域的航跡進行處理,這樣能有效地防止目標跨扇區(qū)運動時產(chǎn)生的航路重復(fù)建立和撤消現(xiàn)象,具體的實現(xiàn)方法見下文的航跡處理的實現(xiàn)過程。1.2航跡和目標的點跡對目標航跡進行濾波的目的主要是為了對目標在下1個掃描周期可能出現(xiàn)的位置進行預(yù)測,所以為了實現(xiàn)預(yù)測的目的,我們至少要知道目標的2個點跡,才能對目標在下1個掃描周期可能出現(xiàn)的位置進行預(yù)測。一般在航跡處理計算機中,最多保存著目標航跡最新的5個點跡信息,所以對目標進行預(yù)測的時候是在已知2～5個點跡的前提下進行。這樣,既能對目標起到濾波預(yù)測的作用,同時還能適應(yīng)目標機動。在直角坐標系下,以x軸為例,濾波公式為:其中:。1.3球距方程的量測誤差在最小二乘意義下,目標在搜索雷達下1個掃描周期的預(yù)測值在直角坐標中為。其中,T為雷達掃描周期,轉(zhuǎn)化為球坐標為。一般搜索雷達給出的是在球坐標下的目標坐標,設(shè)雷達在距離、方位和高低上的量測誤差為σd(i),σβ(i)和σs(i)。使用雙波門檢測,就是首先以預(yù)測點為中心,4倍的量測誤差內(nèi)檢測是否存在點跡:若無點跡,則在6倍量測誤差內(nèi)檢測:這里沒有考慮預(yù)測誤差,故2個波門系數(shù)直接選取為4倍和6倍的量測誤差,這樣計算起來比較方便;若要考慮預(yù)測誤差,波門系數(shù)一般選取為3倍和5倍的預(yù)測誤差與量測誤差之和。1.4航跡的管理狀況要評估1個航跡的質(zhì)量,就需要建立航跡的質(zhì)量指標,并利用它較客觀地描述航跡從建立到終結(jié)的整個壽命期間每一個掃描周期航跡質(zhì)量的演變過程,這是一種實時性描述。這個質(zhì)量指標可以簡單地用航跡得分r(k)加以表示。具體方法如下:設(shè)置1個航跡質(zhì)量計數(shù)器,航跡的第1個點跡計1分,航跡的第2個點跡計2分,以后點跡與航跡正常相關(guān)1次,質(zhì)量計數(shù)器加2分;當r(k)≥4時,認為該航跡是確認航跡,以后正常相關(guān)不再加分;1次不相關(guān),質(zhì)量計數(shù)器減1分;當計數(shù)器值r(k)=0時,認為該航跡為撤銷航跡,隨后將其從航跡表中撤銷。r(k)的計算可采用下式表示:1.5航跡表的建立在航跡處理過程中,為了存放自動跟蹤目標過程中目標的歷史點跡、速度、航跡質(zhì)量、已錄取的點跡數(shù)等航跡的信息,航跡處理計算機給每條航跡都建立了航跡表(見表1)。當錄取到航跡的第1個點跡時,就為其建立1個航跡表,航跡表與航跡是一一對應(yīng)的。在航跡表中,航跡號是為了區(qū)別不同航跡的航跡表而為其編的序號,航跡表的值是惟一的;在航跡表中,xi,yi,hi,i=1,2,…,5,表示的是航跡最新錄取的5個點跡坐標值;,i=1,2,…,5,表示的是其相應(yīng)的濾波值;表示的是目標速度;r表示航跡質(zhì)量;sum表示已經(jīng)錄取的點跡數(shù);注釋m作為備用信息。2試驗航跡的處理為了敘述方便,本文把與已經(jīng)建立的航跡均不相關(guān)的點跡稱為自由點跡,把包含2個點跡的航跡稱為試驗航跡,把至少包含3個點跡的航跡稱為確認航跡。在航跡處理過程中,為了保證對每條航跡不做重復(fù)處理和也不做漏處理,需要在搜索雷達的掃描周期T內(nèi),對每條航路是否已經(jīng)進行了處理作以標記,將此標記存儲在航跡表中注釋m項內(nèi),當當航跡處理模塊第k次獲得扇區(qū)的點跡Rk時,將保存的Rk-2集合中的所有點跡刪除,將Rk中的所有點跡保存在航跡處理計算機中。此時航跡處理計算機中存有的點跡集合為Ak,且Ak=Rk+Rk-1。下面分3個步驟進行處理。步驟1:對所有預(yù)測點落入處理區(qū)域σk內(nèi)且其航跡表中注釋m=0的試驗航跡和確定航跡,其中sum為當前航跡中包含的點跡數(shù),對每條試驗航跡和確定航跡均做如下處理。以其預(yù)測點為中心產(chǎn)生波門,分3種情況進行討論:①若在4倍波門內(nèi)存在Ak中的點跡,則取離預(yù)測點最近的點跡作為航跡的新點跡,進行坐標變換、濾波處理,將新點跡原始坐標和濾波坐標、速度填入航跡表中。若航跡質(zhì)量r<4,則此時航跡質(zhì)量r=r+2;若航跡質(zhì)量r≥4,則此時航跡質(zhì)量r不變;同時航跡所包含的點跡數(shù)加1,即sum=sum+1。此時,航跡在獲得新點跡的情況下,其濾波坐標為,預(yù)測點為,轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的球坐標為。若則m=0,否則m=1。最后將航跡錄取到的新點跡的原始坐標值與所有自由點跡的原始坐標值進行比較,若它們的坐標值相等,則將自由點跡撤消,即將自由點跡的航跡表從航跡處理計算機中刪除。②若在4倍波門不存在點跡,則將波門放大到6倍,仿①進行。③若在6倍波門還不存在點跡,則航跡質(zhì)量r=r-1。若r>0,則以預(yù)測點為新的錄取點跡,航跡表中的信息錄入仿①步驟填入;若r≤0,則撤消此航跡,即將其航跡表從航跡處理計算機中刪除。對所有預(yù)測點落入處理區(qū)域σk內(nèi)且其航跡表中注釋m=0的試驗航跡和確定航跡處理完之后,將所使用到的點跡從Ak中刪除,將Ak中剩下點跡記為集合。步驟2:對所有預(yù)測點落入處理區(qū)域σk內(nèi)且其航跡表中注釋m=0的自由點跡,對每個點跡均做如下處理:以(x1,y1,h1)為中心建立半圓環(huán)波門式中:Vmin為假定的目標最小速度;Vmax為假定的目標最大速度;T為雷達掃描周期。分3種情況討論:①若半圓環(huán)波門內(nèi)僅有1個中的點跡落入半圓環(huán)波門內(nèi),則將此點跡與相連,建立1條試驗航跡,進行坐標變換、濾波處理,將新點跡原始坐標和濾波坐標、速度填入航跡表中,同時航跡質(zhì)量r=2,航跡所包含的點跡數(shù)加1,即sum=2。此時,航跡在獲得新點跡的情況下,其濾波坐標為,預(yù)測點為,轉(zhuǎn)化為球坐標為。若則m=0,否則m=1。最后將航跡錄取到的新點跡的原始坐標值與所有自由點跡的原始坐標值進行比較。若它們的坐標值相等,則將自由點跡撤消,即將它的航跡表從航跡處理計算機中刪除。②若半圓環(huán)波門存在多個中的點跡落入半圓環(huán)波門內(nèi),則將這些點跡與自由點跡相連,建立多條試驗航跡,為沒有航跡號的試驗航跡分配航跡號,接下來對每條試驗航跡的處理方法仿照上一步驟進行。③若半圓環(huán)波門不存在中的點跡落入半圓環(huán)波門內(nèi),則撤消自由點跡,即將其航跡表從航跡處理計算機中刪除。對所有落入處理區(qū)域σk內(nèi)且其航跡表中注釋m=0的自由點跡處理完之后,將所使用到的點跡從中刪除,將中剩下點跡記為集合。步驟3:將集合中所有落入處理區(qū)域σk的點跡做自由點跡處理,處理方法為:分配航跡號,坐標變換,將相關(guān)信息填入航跡表中。此時,航跡表中航跡質(zhì)量r=1,航跡中包含的點跡數(shù)sum=1,注釋m=1。以上為航跡處理計算機每次獲得扇區(qū)點跡后,進行航跡處理所經(jīng)過的步驟,但是當處理完包含角分線L的扇區(qū)點跡后,還要對所有航跡的航跡表中的m進行處理。航跡表中m的處理方法為:對于自由點跡,其航跡表中m確定為m=0;對于試驗航跡和確定航跡,設(shè)其最后錄取的點跡濾波坐標為、預(yù)測點坐標為,轉(zhuǎn)化成球坐標為。若存在下面的關(guān)系:則這條航跡在航跡表中m的值確定為m=1,否則m=0。3航跡數(shù)據(jù)處理在仿真試算中,假定某搜索雷達天線的轉(zhuǎn)速為60r/min,在方位上的量測隨機誤差為5mrd,在高低上的量測隨機誤差為5mrd,在距離上的量測隨機誤差為60m。選取了5條航路進行航跡處理,其中航路1與航路2是交叉航路,航路3與航路4平行,航路5為勻加速航路。經(jīng)仿真模擬,其航跡處理的效果如