航跡分區(qū)處理的實(shí)現(xiàn)方法

1、航跡分區(qū)處理的實(shí)現(xiàn)方法張海君（漢光機(jī)械廠，河北邯鄲056028 ）摘 要：本文討論的是在搜索雷達(dá)分扇區(qū)錄取目標(biāo)點(diǎn)跡的前提下，完成目標(biāo)航跡建立的問(wèn)題。本文通過(guò)延遲半個(gè)扇區(qū)處 理的方法，有效避免了目標(biāo)因跨扇區(qū)飛行所產(chǎn)生的航跡重新建立問(wèn)題。在航跡處理過(guò)程中，本文將航跡分類處理，有效的解 決航路交叉問(wèn)題，同時(shí)又利于計(jì)算機(jī)程序的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：航跡處理；點(diǎn)跡；扇區(qū)中圖分類號(hào)：G303A Method for realizing Traces Processing by division(Hanguang Machinery Factory, Handan 056028, Ch)inaAbstract： T

2、his paper discusses the problem of Traces Processing when the search radar gets Targets Dots that is from the same sector. Through delaying half sector to dispose, the method of this paper explains effectively prevents re-establishing tracks when the targets fly across the sector. This paper divides

3、 tracks into different kind to dispose for effective solution route of cross-cutting issues which is easy to realize by computer program.Key words: Traces Processing; Targets Dots; sectcf1引言由于戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)上的原因，搜索雷達(dá)的天線旋 轉(zhuǎn)不可能很快，大部分搜索雷達(dá)的轉(zhuǎn)速為30r/min、 60r/min、90r/min，這使得搜索雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的采樣周 期較長(zhǎng)。所以，在進(jìn)行航跡處理的時(shí)候，并不是將 搜索雷達(dá)掃描一周

4、后所捕獲的點(diǎn)跡傳給航跡處理計(jì) 算機(jī)進(jìn)行航跡處理，而是人為的將搜索雷達(dá)旋轉(zhuǎn)一作者簡(jiǎn)介：張海君（1981-），男，遼寧凌源人，碩士，從 事運(yùn)籌與控制研究。周，平均分成n個(gè)扇區(qū)，n 一般取8、12、16或24, 每個(gè)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，以此保證航跡處理的實(shí)時(shí)性， 及時(shí)的對(duì)跟蹤設(shè)備進(jìn)行目標(biāo)指示。在搜索雷達(dá)工作過(guò)程中，當(dāng)其對(duì)k扇區(qū)進(jìn)行掃 描的同時(shí)，會(huì)把在掃描(k + n - 1)%n扇區(qū)所獲得的 目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)傳給航跡處理計(jì)算機(jī)，進(jìn)行航跡處理。 本文主要討論的是：在航跡處理計(jì)算機(jī)順序獲得搜 索雷達(dá)傳送來(lái)的各個(gè)扇區(qū)錄取到的多目標(biāo)點(diǎn)跡信息 的情況下，完成目標(biāo)航跡的建立

5、。2航跡處理中所使用的方法在處理過(guò)程中，只對(duì)預(yù)測(cè)點(diǎn)落在處理區(qū)域的航 跡進(jìn)行處理，這樣能有效的防止目標(biāo)跨扇區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí) 產(chǎn)生的航路重復(fù)建立和撤消現(xiàn)象，具體的實(shí)現(xiàn)方法 見(jiàn)下文的航跡處理的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。2.2最小二乘濾波對(duì)目標(biāo)的航跡進(jìn)行濾波的目的主要是為了對(duì)目標(biāo)在下1個(gè)掃描周期可能出現(xiàn)的位置進(jìn)行預(yù)測(cè)，2.1半扇區(qū)的延遲處理所以為了實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)的目的，我們至少要知道目標(biāo)的適應(yīng)目標(biāo)機(jī)動(dòng)。在直角坐標(biāo)系下，以適應(yīng)目標(biāo)機(jī)動(dòng)。在直角坐標(biāo)系下，以x軸為例，濾當(dāng)航跡處理計(jì)算機(jī)第1次接受到某扇區(qū)的點(diǎn)跡 集合，將這個(gè)集合記為R1，并將其保存到航跡處 理計(jì)算機(jī)中，此時(shí)將航跡處理計(jì)算機(jī)中存放的點(diǎn)跡 集合記為A1，知A1 = R1。將上

6、一個(gè)扇區(qū)的角分 線記為L(zhǎng)，它的方位角記為a，如圖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b。1虹。圖2扇區(qū)錄取圖1當(dāng)航跡處理計(jì)算機(jī)第k次獲得某扇區(qū)的點(diǎn)跡集 合，將這個(gè)集合記為Rk，將其保存到航跡處理計(jì) 算機(jī)中，將第k-1次和第k次的點(diǎn)跡集合作為一個(gè) 集合，記為Ak，如圖3。圖中陰影區(qū)的角度等于兩 個(gè)扇區(qū)各自一半之和，并稱陰影區(qū)為處理區(qū)域bk。兩個(gè)點(diǎn)跡，才能對(duì)目標(biāo)在下1個(gè)掃描周期可能出現(xiàn) 的位置進(jìn)行預(yù)測(cè)。一般在航跡處理計(jì)算機(jī)中，最多 保存著目標(biāo)航跡最新的5個(gè)點(diǎn)跡信息，所以對(duì)目標(biāo) 進(jìn)行預(yù)測(cè)的時(shí)候是在已知25點(diǎn)跡的前提下進(jìn)行。這樣，既能對(duì)目標(biāo)起到濾波預(yù)測(cè)的作用，同時(shí)還能波公式

7、為:-TAx + i(i + 1) Bx6 A + 12 Bi(i -1) x i(i2 -1) x其中 A =x.，B =jx.，i = 2,3,4,5。 TOC o 1-5 h z j=1j=12.3雙波門檢測(cè)在最小二乘意義下，目標(biāo)在搜索雷達(dá)下一個(gè)掃 描周期的預(yù)測(cè)值在直角坐標(biāo)中為(xyc ,hyc,hyc)， i+1i+1i+1其中 xyc = x + V X T， yyc = y + V X T， j+1i ii+1i xihyc = h + V xT，T為雷達(dá)掃描周期，轉(zhuǎn)化為 i+1i hi球坐標(biāo)為(dyc , pyc , 8yc )。一般搜索雷達(dá)給出的是 i+1i+1 i+1在球坐標(biāo)

8、下的目標(biāo)坐標(biāo)，設(shè)雷達(dá)在距離、方位和高 低上的量測(cè)誤差為bd(i)，bp(i)和氣。使用雙波門檢測(cè)，就是首先以預(yù)測(cè)點(diǎn)為中心，4倍的量測(cè)誤差內(nèi)檢測(cè)是否存在點(diǎn)跡4b 4b (i)4b (i)4b (i)86b (i)6b (i)6b (i)8d - dyci+1b-P yci+18 一 8 ycIi+1若無(wú)點(diǎn)跡，則在6倍量測(cè)誤差內(nèi)檢測(cè)d 一 dyci+1P-P yci+18 - 8 ycIi+1這里沒(méi)有考慮預(yù)測(cè)誤差，故兩個(gè)波門系數(shù)直接選取 為4倍和6倍的量測(cè)誤差，這樣計(jì)算起來(lái)比較方便; 若要考慮預(yù)測(cè)誤差，波門系數(shù)一般選取為3倍和5 倍的預(yù)測(cè)誤差與量測(cè)誤差之和。2.4航跡質(zhì)量要評(píng)估一個(gè)航跡的質(zhì)量，就需

9、要建立航跡的質(zhì) 量指標(biāo)，并利用它較客觀地描述航跡從建立到終結(jié) 的整個(gè)壽命期間每一個(gè)掃描周期航跡質(zhì)量的演變過(guò) 程，這是一種實(shí)時(shí)性描述。這個(gè)質(zhì)量指標(biāo)可以簡(jiǎn)單 一個(gè)航跡質(zhì)量計(jì)數(shù)器，航跡的第一個(gè)點(diǎn)跡計(jì)1分， 航跡的第二個(gè)點(diǎn)跡計(jì)2分，以后點(diǎn)跡與航跡正常相 關(guān)一次，質(zhì)量計(jì)數(shù)器加2分；當(dāng)r(k) 4時(shí)，認(rèn)為 該航跡是確認(rèn)航跡，以后正常相關(guān)不再加分；一次 不相關(guān)，質(zhì)量計(jì)數(shù)器減1分；當(dāng)計(jì)數(shù)器值r(k) = 0 時(shí)，認(rèn)為該航跡為撤銷航跡，隨后將其在航跡表中 加以撤銷。r(k)的計(jì)算可采用下面式子表示：0撤銷航跡，k 21k Tr(k) =2k = 2r(k-1)+2正常相關(guān)，k- 1) 2、r(k-1)-1不相關(guān)

10、，k 22.5航跡表在航跡處理過(guò)程中，為了存放自動(dòng)跟蹤目標(biāo)過(guò) 程中目標(biāo)的歷史點(diǎn)跡，速度，航跡質(zhì)量，已經(jīng)錄取 的點(diǎn)跡數(shù)等航跡的信息，航跡處理計(jì)算機(jī)給每條航 跡都建立了航跡表，如表1。地用航跡得分r(k)加以表示，這種方法如下：設(shè)置表1航跡表航跡序號(hào)第sum5點(diǎn) 第sum點(diǎn)速度航跡質(zhì)量(r)包含的 點(diǎn)跡數(shù) (sum)注釋(m)xsum-5y ssum-5hsum-5xsumysumhsumAVx人VyaVh人xsum-5人y ssum-5人hsum-5人xsum人ysum人hsum當(dāng)錄取到航跡的第1個(gè)點(diǎn)跡時(shí)，就為其建立一 個(gè)航跡表，航跡表與航跡是一一對(duì)應(yīng)的。在航跡表 中，航跡號(hào)是為了區(qū)別不同航跡的

11、航跡表而為其編 的序號(hào)，航跡表的值是唯一的；在航跡表中，x,y,h，i = 1,2,5，表示的是航跡最新錄取i i i的5個(gè)點(diǎn)跡坐標(biāo)值，x ,y ,h，i = 1,2,5，表i i i示的是其相應(yīng)的濾波值，V ,v ,h表示的是目標(biāo) x y h速度，r表示航跡質(zhì)量，sum表示已經(jīng)錄取的點(diǎn)跡數(shù)， 注釋m作為備用信息。3航跡處理的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為了敘述方便，本文把與已經(jīng)建立的航跡均不 相關(guān)的點(diǎn)跡稱為自由點(diǎn)跡，把包含兩個(gè)點(diǎn)跡的航跡 稱為試驗(yàn)航跡，把至少包含3個(gè)點(diǎn)跡的航跡稱為確 認(rèn)航跡。在航跡處理過(guò)程中，為了保證對(duì)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(dá)的掃描 周期T內(nèi)，對(duì)每條航路是否已經(jīng)進(jìn)行了

12、處理作以標(biāo) 記，將此標(biāo)記存儲(chǔ)在航跡表中注釋(m)項(xiàng)內(nèi)，當(dāng)m = 1時(shí)，表示航跡已處理|m = 0時(shí)，表示航跡未處理當(dāng)航跡處理模塊第k次獲得扇區(qū)的點(diǎn)跡R時(shí)， k將保存的Rk _ 2集合中的所有點(diǎn)跡刪除，將Rk中的 所有點(diǎn)跡保存在航跡處理計(jì)算機(jī)中，此時(shí)航跡處理 計(jì)算機(jī)中存有的點(diǎn)跡集合為Ak，且 Ak = Rk + Rk 1，下面分三個(gè)步驟順序進(jìn)行處理: 步驟1：對(duì)所有預(yù)測(cè)點(diǎn)(dyc , pyc , 8yc ) sum+1 sum+1 sum+1 落入處理區(qū)域bk內(nèi)且其航跡表中注釋m = 0的試 驗(yàn)航跡和確定航跡，其中sum為當(dāng)前航跡中包含的 點(diǎn)跡數(shù)，對(duì)每條試驗(yàn)航跡和確定航跡均做如下處理。 處理的方

13、法為：以其預(yù)測(cè)點(diǎn)為中心產(chǎn)生波門，分三種情況進(jìn)行 討論：若在4倍波門內(nèi)存在Ak中的點(diǎn)跡，則取離 預(yù)測(cè)點(diǎn)最近的點(diǎn)跡作為航跡的新點(diǎn)跡，進(jìn)行坐標(biāo)變 換、濾波處理，將新點(diǎn)跡原始坐標(biāo)和濾波坐標(biāo)、速 度填入航跡表中；若航跡質(zhì)量r 4，則此時(shí)航跡質(zhì) 量r不變；同時(shí)航跡所包含的點(diǎn)跡數(shù)加 1，即 sum = sum +1。此時(shí)，航跡在獲得新點(diǎn)跡的情況 - ? 、 下，其濾波坐標(biāo)為(xsum，ysum，hsum)、預(yù)測(cè)點(diǎn)為 (xyc ,hyc ,hyc )，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的球坐標(biāo)為心+以綁吁 sum+1(d ,P ,8 )、(dyc , pyc , 8yc )，若 sum sum sumsum+1 um+1 sum+1

14、P yca 0，則以預(yù)測(cè)點(diǎn)為新的錄取點(diǎn)跡， 航跡表中的信息錄入仿a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(jì)算機(jī)中刪 除。對(duì)所有預(yù)測(cè)點(diǎn)落入處理區(qū)域bk內(nèi)且其航跡表 中注釋m = 0的試驗(yàn)航跡和確定航跡處理完之后， 將所使用到的點(diǎn)跡從Ak中刪除，將Ak中剩下點(diǎn)跡 記為集合A；。步驟2：對(duì)所有預(yù)測(cè)點(diǎn)(dyc , pyc , 8yc ) sum+1 sum+1 sum+1 落入處理區(qū)域b k內(nèi)且其航跡表中注釋m = 0的自 由點(diǎn)跡，對(duì)每個(gè)點(diǎn)跡均做如下處理。處理的方法為：以(xyyyh)為中心建立半圓環(huán)波門V TJ(x x )2 +(y y )2 +(z h )2 V T min11

15、1maxx x x + y x y + h x h x2 + y2 + h21111111其中，Vmin為假定的目標(biāo)最小速度，Vmax為假定 的目標(biāo)最大速度，T為雷達(dá)掃描周期。分三中情況 討論：若半圓環(huán)波門內(nèi)僅有一個(gè)Ak中的點(diǎn)跡落 入半圓環(huán)波門內(nèi)，則將此點(diǎn)跡與(x ,y ,h)相連，111建立一條試驗(yàn)航跡，進(jìn)行坐標(biāo)變換、濾波處理，將 新點(diǎn)跡原始坐標(biāo)和濾波坐標(biāo)、速度填入航跡表中， 同時(shí)航跡質(zhì)量r = 2，航跡所包含的點(diǎn)跡數(shù)加1，即 sum = 2 ；此時(shí)，航跡在獲得新點(diǎn)跡的情況下，其 人廠、濾波坐標(biāo)為(x ,y ,h )、預(yù)測(cè)點(diǎn)為(xyc,hyc,hyc)， 223331轉(zhuǎn)化為球坐標(biāo)為(d ,P

16、 ,8 )、(dyc, pyc, 8yc)，若222333p yc a p 2則m = 0，否則m = 1。最后將航跡錄取到的新點(diǎn) 跡的原始坐標(biāo)值與所有自由點(diǎn)跡的原始坐標(biāo)值進(jìn)行 比較，若它們的坐標(biāo)值相等，則將自由點(diǎn)跡撤消， 即將它的航跡表從航跡處理計(jì)算機(jī)中刪除。若半圓環(huán)波門存在多個(gè)Ak中的點(diǎn)跡落入 半圓環(huán)波門內(nèi)，則將這些點(diǎn)跡與自由點(diǎn)跡(X ,y ,h)相連，建立多條試驗(yàn)航跡，為沒(méi)有航跡 111號(hào)的試驗(yàn)航跡分配航跡號(hào)，接下來(lái)對(duì)每條試驗(yàn)航跡 的處理方法仿上一步驟進(jìn)行。若半圓環(huán)波門不存在A；中的點(diǎn)跡落入半 圓環(huán)波門內(nèi)，則撤消自由點(diǎn)跡，即將其航跡表從航 跡處理計(jì)算機(jī)中刪除。對(duì)所有落入處理區(qū)域bk內(nèi)且其

17、航跡表中注釋 m = 0的自由點(diǎn)跡處理完之后，將所使用到的點(diǎn)跡 從Ak中刪除，將Ak中剩下點(diǎn)跡記為集合A步驟3：將集合Ak中所有落入處理區(qū)域bk的 點(diǎn)跡做自由點(diǎn)跡處理，處理方法為：分配航跡號(hào)， 坐標(biāo)變換，將相關(guān)信息填入航跡表中。此時(shí)，航跡 表中航跡質(zhì)量r = 1，航跡中包含的點(diǎn)跡數(shù) sum = 1，注釋 m = 1。以上為航跡處理計(jì)算機(jī)每次獲得扇區(qū)點(diǎn)跡后， 進(jìn)行航跡處理所經(jīng)過(guò)的步驟，但是當(dāng)處理完包含角 分線L的扇區(qū)點(diǎn)跡后，還要對(duì)所有航跡的航跡表中 的m進(jìn)行處理。航跡表中m的處理方法為：對(duì)于自由點(diǎn)跡，其航跡表中m確定為m = 0 ；對(duì)于試驗(yàn)航跡和確定航跡，設(shè)其最后錄取的點(diǎn) 、 、 ? 、 跡濾波

18、坐標(biāo)為(xsum，ysum，hsum)、預(yù)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)為 (Xyc ,hyc ,hyc )，轉(zhuǎn)化為球坐標(biāo)為 、sum+偵 sum+1 sum+1(d ,P ,s )、(dyc, pyc , 8yc)，若存sum sum sumsum+1 sum+1sum+1在下面的關(guān)系P a P ycsumsum+1則這條航跡的航跡表中m的值確定為m = 1，否則 m = 0。4仿真試算在仿真試算中，假定某搜索雷達(dá)天線的轉(zhuǎn)速為 60r/min，在方位上的量測(cè)的隨機(jī)誤差5mrd，在高 低上的量測(cè)的隨機(jī)誤差5mrd，在距離上的量測(cè)隨機(jī) 誤差為60m。選取了 5條航路進(jìn)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，航路5勻加速航路。經(jīng)仿真模擬，其航跡處 理的效果，如圖4圖4航跡處理圖5結(jié)論本文將獲得的扇區(qū)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)延遲半個(gè)扇區(qū)處 理，有效的避免了目標(biāo)因跨扇區(qū)飛行而導(dǎo)致航跡