CN103412291B - 一种基于二次雷达目标多路径效应抑制技术的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二次雷达目标多路径效应抑制技术的实现方法，其包含以下步骤：接收并实时保存历史点迹数据进行代码匹配，成功后进行周期更新判断；对于本周期内已更新的新点迹数据，遵循扫描周期内多路径效应判断准则进行目标虚假判断，满足要求则上报，不满足要求则视为虚假点迹数据并将其丢弃；对于本周期内未更新的新点迹数据，应严格遵守本发明所提出的不同扫描周期内多路径效应判断准则进行目标虚假初步判断，满足要求则上报，不满足的则再次进行判断。本发明能在地面二次雷达及机载二次雷达中应用时，能提高监视目标的数据质量，增强了二次雷达系统的可靠性及稳定性。

Description

一种基于二次雷达目标多路径效应抑制技术的实现方法

技术领域

本发明涉及二次雷达通信技术领域，尤其涉及一种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法。 

背景技术

在复杂的电磁波环境中，对飞行目标的监视有一次雷达、二次雷达、ADS-B、ADS-X等多种监视手段，这些手段互为补充，为空中飞行目标监视提供了可靠的信息技术支撑，由于二次雷达成本较低、能实现主动探测等优势，在整个空域飞行目标监视系统中，二次雷达都是一种不可或缺的技术手段，但由于受多路径效应严重影响，导致目标的数据质量严重降低，如何准确、高效地对受影响的目标作出真假判断并将其虚假目标剔除是该技术领域的难题。

多路径效应通常是指电磁波经地表面或其它反射物表面反射后，回波对设备所造成的不良影响或干扰。多路径效应的存在严重干扰了雷达对空中目标的探测性能，因此，多路径抑制技术的研究对空域雷达目标信号处理技术的发展具有显著的促进作用，尤其对国内地面雷达、机载雷达系统的长远发展具有更为深远的意义。近二十年来，国内外对一次雷达多路径抑制技术的研究取得了丰硕成果，并成功地应用到一次雷达目标检测领域中，然而对二次雷达多路径抑制技术的研究仍处于空白状态。

针对现有技术中广泛应用的二次雷达技术，有必要提供一种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法。 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法，包含下列步骤：

步骤1：航迹处理模块将新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据进行代码匹配，若匹配成功进行步骤2，否则将新探测目标加入到非确定航迹历史数据，完成本次目标点迹数据处理。

步骤2：判断新探测目标点迹数据与匹配成功的确定航迹历史数据的更新周期是否相同，若相同则进行步骤3.1，否则进行步骤3.2。

步骤3.1：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据的包括距离、方位在内的参数进行比较，如两者差值均在相关门限内则为真实目标，将新探测目标上报后更新确定航迹历史数据，从而结束本次探测目标处理。

步骤3.2：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据的包括幅度和距离值在内的参数进行比较，如两者差值均在相关门限内则为真实目标，将新探测目标上报后更新确定航迹历史数据，从而结束本次探测目标处理。否则丢弃数据。

在步骤3.1中如果判断新探测目标点迹数据不为真实目标，则进行步骤4：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据相比，其幅度值大的目标为真实的新增目标。将新探测目标上报后更新确定航迹历史数据，从而结束本次探测目标处理。否则丢弃数据。

本发明的有益效果：通过上述可将因受多路径效应影响后的真假目标作出准确判断，并将其虚假目标数据进行剔除，在地面二次雷达及机载二次雷达中应用时，能提高监视目标的数据质量，增强了二次雷达系统的可靠性及稳定性。本发明的方法在不增加硬件成本的前提下，能够大大提高受多路径效应影响目标的检测能力，在复杂的电磁波环境中，该方法利用真假目标判断准则，可以实时、准确地判定目标点迹数据的置信度，并根据受多路径效应影响目标的真实性对虚假目标进行剔除，能提高二次雷达监视系统目标点迹数据质量，增强系统目标识别概率及可靠性。

附图说明

图1为本发明中代码匹配的处理流程图。

图2为本发明中同周期与非同周期多路径效应抑制技术处理流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，详细说明本发明的具体实施方式。

本发明公开了一种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法，其具体包含以下步骤：

步骤1.航迹处理模块接收并实时保存历史点迹数据（根据目标应答的有效次数可将其分为确定航迹历史数据与非确定航迹历史数据），将新探测目标点迹数据与确定航迹能进行代码匹配，代码匹配原则为：探测目标代码相同且距离在一定相关门限内则为同一目标。若代码匹配成功则进行步骤2，否则将新探测目标点迹数据加入到非确定航迹历史数据，完成本次探测目标处理。

步骤2.新探测目标点迹周期更新判断。判断新探测目标点迹数据与匹配成功的确定航迹历史数据的更新周期是否相同，若不同则进行步骤3，否则将严格按照同扫描周期内多路径效应判断准则对目标进行虚假判断。所述同扫描周期内多路径效应判断准则为：幅度值大且距离小的目标为真实目标。对不满足此判断准则的新探测目标点迹数据进行丢弃，对满足此判断准则的上报后更新确定航迹历史数据，从而结束本次探测目标处理。

步骤3.将步骤2转入的本周期内未更新的新探测目标点迹数据按不同扫描周期内多路径效应判断准则进行相关，其准则具体内容为：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据中的距离、方位与高度均在一定相关门限内为真实目标。对相关不成功的新探测目标点迹数据将转入步骤4进行下一轮虚假目标判断，而对相关成功的新探测目标（即真实目标）上报后更新确定航迹历史数据，从而结束本次探测目标处理。

步骤4.将步骤3转入的新探测目标点迹数据进行最后幅度值相关判断。幅度值相关判断准则：幅度值大的目标为真实的新增目标。对不满足判断准则的新探测目标进行丢弃，满足的上报后更新非确定航迹历史数据，并结束本次探测目标处理。

下面对本发明中代码匹配准则、同扫描周期内多路径效应判断准则、不同扫描周期内多路径效应判断准则的原理进行详细说明、

上述步骤1中代码匹配准则为：新探测目标点迹数据与原确定历史航迹数据相比，其目标代码相同且距离在一定相关门限内则为同一目标。在本实施例中，代码匹配是一个十分重要、关键的步骤，其匹配结果将为后续新探测目标真假性的判断，以及因多路径效应影响的虚假目标剔除的正确性奠定坚实的基础。对于二次雷达而言，在同一空中管制区内，探测目标的航管代码是可以作为区分空中目标的唯一标识，即当探测到的空中目标航管代码相同时，则可认为是同一架目标。随着二次雷达应用环境的更加复杂化，电磁波在传播过程中所产生的多路径效应越来越严重，在现有的实际工程应用中，往往发现因多路径效应所造成的同一管制区内相同航管代码的目标经常存在；此外，对于装备有二次雷达的运动型平台（如机载二次雷达），随着运动平台位置的变化，同时探测到不同管制区相同航管代码的目标的概率大大提高。针对上述情况的考虑，该种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法提出了更加严格、准确的代码匹配准则，即在原有的航管代码相同的基础上增加距离相关条件的判断。在实际工程应用中，本实施例的改进的代码匹配准则能更加有效的、准确的对探测目标进行匹配。

上述步骤2中所涉及的同扫描周期内多路径效应判断准则，具体为：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据相比，其幅度值大且距离小的目标为真实目标。在二次雷达工程应用过程中，会经常遇到此种现象：二次雷达在同一扫描周期内不同扫描方位能探测到两个代码相同的目标，且该两个目标其距离值也很接近。针对该现象，工程技术人员对记录数据进行了后端数据分析，从该两个目标前后数据比对可以的判断出：两个目标中一个为真实目标，另外一个为因多路径效应影响的虚假目标。那么，制定一个合理的、准确的判断准则，自动、实时、高效的对同扫描周期内探测目标作出的真假判断，并根据其判断结果最终实现对因多路径效应影响的虚假目标的剔除。本实施例所提出的同扫描周期内多路径效应判断准则正是基于该种思路而制定，该准则主要判断因子的选择是通过结合历年来多次工程飞行数据以及多路径效应对二次雷达探测目标数据影响的特性分析总结而成。

选择幅度值作为判断因子是基于电磁波接收能量的考虑，即真实目标电磁波接收信号能量一定大于经多路径反射后的虚假目标接收信号能量。选择距离属性值作为判断因子是因为二次雷达探测目标的距离与其应答信号的电磁波到达时间成正比，对于受多路径效应影响的目标应答信号而言，其电磁波经反射物表面一次或多次反射后才能到达二次雷达接收端，而真实目标应答信号的电磁波则是直接到达二次雷达接收端，从两者所消耗的时间来看，毫无疑问受多路径效应影响的虚假目标电磁波到达时间大于真实目标电磁波到达时间，即在同扫描周期内受多路径效应影响的虚假目标探测距离一定大于真实目标探测距离。经工程实践验证表明，在同扫描周期内按本实施例提出的同扫描周期多路径准则可自动识别虚假目标，并高效的将其剔除。

步骤3中所提出的不同扫描周期内多路径效应判断准则，具体为：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据相比，其距离、方位与高度均在一定相关门限内为真实目标。该步骤的工作原理实质是通过航迹相关在所有确定历史航迹中寻找真实目标，从而实现虚假目标的剔除。对于距离、方位、高度等位置相关门限值的设定可根据安装平台（主要可分为运动与静止平台）进行调整，相对而言，装备运动平台（如载机、舰艇等）的相关门限值的设定需考虑到载机本身的运动情况，如运动平台每时刻的横滚、俯仰、航向以及航速等。

更进一步地，对于步骤3中未达到不同扫描周期内多路径效应判断准则的目标，按步骤4中所叙述的幅度值相关判断准则再进行下一轮判断，具体为：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据相比，其幅度值大的目标为真实的新增目标。该判断准则主要是解决针对运动目标或装备平台转弯时，新探测目标的位置信息（如：距离、方位与高度等）发生很大变化，与前周期位置信息无法关联，但目标又确实存在的情况。

在本领域中，位置相关可以采用多种方式进行，比如设定相应的阈值，在阈值范围内的认为相关成功，不在阈值范围内的认为相关不成功，具体采用哪一种方式进行位置相关技术人员可以依照需要进行选择，在此不再赘述。

本发明的优点为：

本发明将多路径效应影响后的真假目标作出判断，并将受到多路径效应影响的虚假目标进行剔除，在地面二次雷达及机载二次雷达中应用时，能提高监视目标的数据质量，增强了二次雷达系统的可靠性及稳定性。本发明在不增加硬件成本的前提下，能够大大提高受多路径效应影响目标的检测能力，在复杂的电磁波环境中，该方法利用真假目标判断准则，可以实时、准确地判定目标点迹数据的置信度，并根据受多路径效应影响目标的真实性对虚假目标进行剔除，能提高二次雷达监视系统目标点迹数据质量，增强系统目标识别概率及可靠性。

本发明中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用本发明的，并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离本发明的发明思想的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。。 

Claims (4)

1.一种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法，其特征在于，包含下列步骤：

步骤1：航迹处理模块将新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据进行代码匹配，若匹配成功进行步骤2，否则将新探测目标点迹数据加入到非确定航迹历史数据，完成本次目标点迹数据处理；

步骤2：判断新探测目标点迹数据与匹配成功的确定航迹历史数据的更新周期是否相同，若相同则进行步骤3.1，否则进行步骤3.2；

步骤3.1：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据的包括距离、方位在内的参数进行比较，如两者差值均在相关门限内则为真实目标，将新探测目标上报后更新确定航迹历史数据，从而结束本次探测目标处理；

步骤3.2：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据的包括方位和距离值在内的参数进行比较，如两者差值均在相关门限内则为真实目标，将新探测目标上报后更新确定航迹历史数据，从而结束本次探测目标处理，否则丢弃数据。

2.如权利要求1所述的一种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法，其特征在于，在步骤3.1中如果判断新探测目标点迹数据不为真实目标，则进行步骤4：新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据相比，其幅度值大的目标为真实的新增目标，将新探测目标上报后更新确定航迹历史数据，从而结束本次探测目标处理，否则丢弃数据。

3.如权利要求1或2所述的一种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法，其特征在于在步骤3.1中新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据还需要进一步进行高度值的比较，如距离、方位、高度值三者差值均在相关门限内则为真实目标。

4.如权利要求1或2所述的一种基于二次雷达多路径效应抑制技术的实现方法，其特征在于，步骤1中，新探测目标点迹数据与确定航迹历史数据代码匹配成功后，还需要进一步进行距离值的比较，若距离值在相关门限内则为真实目标。