CN104020451B - 基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法 - Google Patents

基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104020451B
CN104020451B CN201410242098.1A CN201410242098A CN104020451B CN 104020451 B CN104020451 B CN 104020451B CN 201410242098 A CN201410242098 A CN 201410242098A CN 104020451 B CN104020451 B CN 104020451B
Authority
CN
China
Prior art keywords
point mark
dimension
point
flight path
initial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410242098.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104020451A (zh
Inventor
王俊
乔家辉
吕小永
王珏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xidian University
Original Assignee
Xidian University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xidian University filed Critical Xidian University
Priority to CN201410242098.1A priority Critical patent/CN104020451B/zh
Publication of CN104020451A publication Critical patent/CN104020451A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104020451B publication Critical patent/CN104020451B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves

Abstract

本发明属于目标航迹产生技术领域，特别涉及基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法。该基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法包括以下步骤：S1：利用接收天线接收每个辐射源的信号，对每个辐射源的信号进行通道均衡处理和下变频处理，得到原始数据；S2：对所述原始数据依次进行杂波相消、距离—多普勒运算、恒虚警检测和比幅测角处理，得出前端处理后数据；S3：根据前端处理后数据，利用聚类方法生成各个目标的航迹。

Description

基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法
技术领域
本发明属于目标航迹产生技术领域，特别涉及基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法。
背景技术
外辐射源雷达也称为无源雷达，是指自身不发射电磁波，而是利用空中已存在的电磁波信号来获取目标相关信息的雷达探测系统。常规有源雷达因其发射信号易被敌方侦听和截获而容易遭受电子干扰和反辐射导弹袭击。相比之下，外辐射源雷达利用广播、电视、卫星等民用照射源进行目标探测与定位的技术解决了有源雷达的上述弊端，具有抗干扰、抗辐射导弹、抗低空突防和反隐身的综合“四抗”潜力。
外辐射源雷达系统生存能力强，可多站多频段协调工作，甚至组网进行数据融合。然而，由于外辐射源具有非协作、不可控、不可预知的特性，使外辐射源雷达的探测性能受到较大限制，导致其探测精度明显低于传统雷达。因此，常采用多辐射源，多接收站综合利用，融合多站处理结果，从而更有效地完成目标检测，提高定位精度，但同时会产生计算量大，处理复杂等问题。
基于FM广播信号的外辐射源雷达，由于工作在低频波段接收使得天线的指向性不强，造成方位角的测量精度不高。因此，基于测角定位方法的定位精度往往较低。基于到达时间(TOA)测量的Tn-R型无源相干定位与跟踪方法，因无源相干雷达中TOA测量精度相对较高而得以广泛应用，其通常的做法是：利用单次测量的多个辐射源对应的TOA形成的多个椭球面(或双曲面)在目标位置处的交点进行求解。然而，由于外辐射源雷达系统所处的环境恶劣以及回波信号非常微弱，为降低漏警率而采用比较低的检测门限， 导致产生大量的虚警点。因此，在利用TOA信息进行解算，特别是在多个辐射源信息融合的情况下，将产生大量的虚假点，给后面的航迹处理带来很大困难，不仅可能产生很多虚假航迹，而且也加大了系统的复杂度及计算量，影响到航迹的实时处理与显示。而当量测信息中包含多个目标时，上述问题将越发严重。
发明内容
本发明的目的在于提出基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法。为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法包括以下步骤：
S1：利用接收天线接收每个辐射源的信号，对每个辐射源的信号进行通道均衡处理和下变频处理，得到原始数据；
S2：对所述原始数据依次进行杂波相消、距离—多普勒运算、恒虚警检测和比幅测角处理，得出前端处理后数据；
S3：根据前端处理后数据，利用聚类方法生成各个目标的航迹。
本发明的有益效果为：本发明利用聚类的方法来形成航迹初始点，以减少后端航迹处理的数据量，并对聚类结果进行筛选，以最大限度减小虚假航迹的产生，实现了单收多源外辐射源雷达后端数据的实时处理
附图说明
图1为本发明的基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法的流程图；
图2为本发明的外辐射源雷达处理系统的结构图；
图3为终端显控平台接收前端处理后数据的流程图；
图4为航迹处理的总体流程图；
图5为本发明中基于聚类的航迹初始点形成的流程图；
图6为航迹与各个辐射源量测数据进行关联的流程图；
图7为本发明的航迹起始过程的子流程图
图8为本发明仿真实验中单收3辐射源雷达接收数据的原始PPI显示图；
图9为本发明仿真实验中经信号处理后形成的航迹示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参照图1，为本发明的基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法的流程图。该基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法包括以下步骤：
S1：利用接收天线接收每个辐射源(发射站)的信号，对每个辐射源的信号进行通道均衡处理和下变频处理，得到原始数据。具体说明如下：
在步骤S1之前，首先构建外辐射源雷达处理系统。参照图2，为本发明的外辐射源雷达处理系统的结构图。所述外辐射源雷达处理系统包括：接收天线、数据采集卡、数字信道化接收机、信号处理机、以及电连接信号处理机的终端显控平台；所述数据采集卡的输入端电连接接收天线，输出端电连接所述数字信道化接收机的输入端，所述数字信道化接收机的输出端电连接信号处理机的输入端。
本发明实施例中，接收天线采用八阵元的接收天线，如图2所示，该八阵元的接收天线接收调频广播信号，接收的调频广播信号中主要包括目标信号，直达波信号，地物杂波及多径杂波信号。
在步骤S1中，在构建好外辐射源雷达处理系统之后，在终端显控平台设置信号处理初始参数，所述信号处理初始参数包括：杂波相消阶数、恒虚警类型、恒虚警检测门限、接收天线寻北偏差角度、接收天线所在经纬度、每个辐射源的经纬度、以及每个辐射源的信号发射频率。例如，杂波相消阶数为128，天线寻北偏差角度为0度，恒虚警类型为慢门限，恒虚警近区门限为5.2，恒虚警远区门限4.2，工作模式为正常模式。
终端显控平台在设置完信号处理初始参数，将信号处理初始参数发送至信号处理机。具体地说，终端显控平台首先与所述信号处理机建立SOCKET网络连接，然后将通过TCP协议并以客户端和服务器模式(客户端和服务器 模式也称为C/S模式)向信号处理机发送所述信号处理初始参数。在传输信号处理初始参数的过程中，客户端指终端显控平台，服务器端指信号处理机。
在步骤S1中，利用接收天线接收每个辐射源的信号，数据采集卡用于对接收天线接收的信号进行宽带放大、带通采样、A/D变换和数字下变频处理，得到8路数字基带信号；数字信道化接收机用于对数据采集卡得到的8路数字基带信号将每路数字基带信号作数字信道化处理(包括抽取滤波、低通滤波、傅里叶变换和信道选择等步骤)，得到64(8*8)路原始数据；将这些原始数据通过网线传送至信号处理机。
S2：对所述原始数据依次进行杂波相消、距离—多普勒运算(距离—多普勒运算指：距离—多普勒二维相关运算，距离—多普勒运算用于计算出距离—多普勒二维数据)、恒虚警检测和比幅测角处理，得出前端处理后数据。具体说明如下：
在步骤S2中，数字信道化接收机将所述原始数据发送至信号处理机，所述信号处理机根据所述信号处理初始参数，对所述原始数据依次进行杂波相消、距离—多普勒运算、恒虚警检测和比幅测角处理，得出前端处理后数据。具体地说，所述前端处理后数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、以及每个辐射源对应的目标的多普勒频移。本发明实施例中，目标可以为1个也可以为多个。针对任一个目标(1个目标情况时的目标，或者多个目标情况时的任一个目标)来说，每个辐射源对应的目标的双基地距离和指：每个辐射源与对应目标之间的距离、以及接收天线与对应目标之间的距离之和。每个辐射源对应的目标的多普勒频移指：对应目标相对于每个辐射源的多普勒频移。
信号处理机在得出前端处理后数据之后，将所述前端处理后数据发送至终端显控平台；具体地说，所述终端显控平台以客户端和服务器模式接收来自信号处理机的前端处理后数据，在将所述前端处理后数据发送至终端显控平台过程中，客户端指信号处理机，服务器端指终端显控平台。举例来说，数字信道化接收机为FPGA，信号处理机和终端显控平台均为计算机。
在步骤S2中，信号处理机根据所述信号处理初始参数对原始数据进行信号处理(即杂波相消、距离—多普勒运算、恒虚警检测和比幅测角处理)时，开辟四个数据处理线程分别对8个频点的原始数据进行信号处理，每个数据处理线程处理两个频点的原始数据。
参照图3，为终端显控平台接收所述前端处理后数据的流程图。在步骤S2中，终端显控平台接收所述前端处理后数据的具体过程为：
终端显控程序开辟4个数据接收线程，每个数据接收线程接收2个频点的前端处理后数据，并在初始时将全局接收计数器g_recvCnt置为0。
每个数据接收线程在将相应频点的前端处理后数据全部接收后，将全局接收计数器g_recvCnt加1，该过程使用临界区实现4个数据接收线程对全局接收计数器的互斥访问，以防止发生访问冲突。
每个数据接收线程在对全局接收计数器g_recvCnt进行加1操作后，检测其值(g_recvCnt)是否为4，若是，则说明所有数据接收线程已完成对相应2个频点的前端处理后数据的接收，8个频点的前端处理后数据接收完成，此时发送数据处理消息，通知主线程进行处理，并将全局接收计数器g_recvCnt置为0，以便下次接收计数使用。
S3：根据前端处理后数据，利用聚类方法生成各个目标的航迹。具体说明如下：
参照图4，为航迹处理的总体流程图。在步骤S3中，判断每帧前端处理后数据是否为接收到的第一帧前端处理后数据，如果一帧前端处理后数据为接收到的第一帧前端处理后数据，则根据对应帧前端处理后数据(接收到的第一帧前端处理后数据)生成航迹初始点，每个航迹初始点与一条新航迹相对应，则将每个航迹初始点对应的航迹的状态置为起始中状态，将每个航迹初始点对应的航迹(此时每条航迹只包括一个对应的航迹初始点)加入预设的航迹列表中。
具体地说，在对应帧前端处理后数据中提取各个辐射源量测数据，每个辐射源量测数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、每个辐射源 对应的目标的多普勒频移。
然后根据各个辐射源量测数据生成对应的航迹初始点。参照图5，为本发明中基于聚类的航迹初始点形成的流程图。根据各个辐射源量测数据生成对应的航迹初始点的过程包括以下步骤：
以接收天线为原点建立水平二维直角坐标系，水平二维直角坐标系的X轴正向为水平朝东方向，水平二维直角坐标系的Y轴正向为水平朝北方向；根据各个辐射源量测数据生成N个点迹；这N个点迹的位置数据和速度数据构造出4×N维的矩阵，所述4×N维的矩阵的每一列表示对应点迹的位置坐标、得出对应点迹的速度的水平分量(X轴分量)、以及对应点迹的速度的垂直分量(Y轴分量)，在4×N维的矩阵的每一列中，第一行表示对应点迹的位置坐标的X轴分量，第二行表示对应点迹的位置坐标的Y轴分量，第三行表示对应点迹的速度的水平分量，第四行表示对应点迹的速度的垂直分量。例如，所述4×N维的矩阵的某一列表示为列向量[x,y,vx,vy]T，其中，T表示向量的转置，在列向量[x,y,vx,vy]T中，x为对应点迹的位置坐标的X轴分量，y为对应点迹的位置坐标的Y轴分量，vx为对应点迹的速度的水平分量，vy为对应点迹的速度的垂直分量。对应点迹的位置坐标的求解过程为：根据每个辐射源量测数据(配对)、接收天线所在经纬度、以及每个辐射源的经纬度，在水平二维直角坐标系中利用球面相交算法(SX算法)得出对应点迹的位置坐标。对应点迹的速度的水平分量和垂直分量的求解过程为：根据每个辐射源量测数据(配对)对应的目标的多普勒频移，在水平二维直角坐标系中求解得出对应点迹的速度的水平分量、以及对应点迹的速度的垂直分量。
需要说明的是，作为本发明实施例的进一步改进，在步骤S2中，每个辐射源量测数据还包括：每个辐射源对应的目标的方位角，每个辐射源对应的目标的方位角指：利用每个辐射源的发射信号得出的对应目标的方位角(即对应目标与天线正北方向在水平面上的夹角)。在步骤S3中，在提取的各个辐射源量测数据之中，每个辐射源量测数据还包括：每个辐射源对应的目标 的方位角。在步骤S3中，在提取出各个辐射源量测数据之后，针对各个辐射源量测数据进行两两穷举配对；针对各个辐射源量测数据进行两两穷举配对的过程为：任意选择两个不同的辐射源，针对每个选择的辐射源，在对应的辐射源量测数据中任意选择一个方位角数据；从而在这两个不同的辐射源量测数据中，得出两个对应的方位角数据(形成一个配对)，得出这两个对应的方位角数据的差值的绝对值，判断该差值的绝对值是否超出设定角度阈值；将超出设定角度阈值时对应的配对删除。然后，根据剩余配对对应的辐射源量测数据生成对应的航迹初始点(即先穷举配对(筛选后)进行解算，对得到的结果进行聚类并作GDOP加权后生成航迹初始点)。
在得出所述4×N维的矩阵之后，针对N个点迹，依次进行距离维聚类、水平速度维聚类和垂直速度维聚类，得出多个经三次聚类后的点迹类。
距离维聚类的过程为：
计算出任意两个点迹之间的距离关键值，得出M个距离关键值，M＝N(N-1)/2；将所述M个距离关键值组合成距离关键值矩阵。所述4×N维的矩阵中第i个点迹(对应第i列)与第j个点迹(对应第j列)之间的距离关键值表示为key(i,j)，key(i,j)的计算公式为：
其中，1≤i<j≤N，xi表示所述4×N维的矩阵中第i列第1行的元素(所述4×N维的矩阵中第i列的对应点迹的位置坐标的X轴分量)，xj表示所述4×N维的矩阵中第j列第1行的元素(所述4×N维的矩阵中第j列的对应点迹的位置坐标的X轴分量)；yi表示所述4×N维的矩阵中第i列第2行的元素(所述4×N维的矩阵中第i列的对应点迹的位置坐标的Y轴分量)，yj表示所述4×N维的矩阵中第j列第2行的元素(所述4×N维的矩阵中第j列的对应点迹的位置坐标的Y轴分量)。
对所述距离关键值矩阵的各个元素进行升序排序，将升序排序后的各个 元素按顺序组合成升序后距离关键值矩阵。所述升序后距离关键值矩阵的每个元素在初始时均设为有效状态。
然后，在所述升序后距离关键值矩阵中，从第一个元素开始遍历所述升序后距离关键值矩阵(从升序后距离关键值矩阵的第一个元素至最后一个元素)，如果对应元素小于设定距离阈值(例如，设定距离阈值为5000米)且对应元素为有效状态，则由对应元素确定一个对应的距离维点迹类；根据对应元素，在所述N个点迹中找出对应的两个点迹，找出的对应的两个点迹为对应的距离维点迹类的两个初始点，将对应的距离维点迹类的两个初始点归入对应的距离维点迹类中；根据对应的距离维点迹类的两个初始点生成对应的距离维点迹类的中心点；对应的距离维点迹类的中心点的X轴坐标为对应的距离维点迹类的两个初始点的X轴坐标的平均值，对应的距离维点迹类的中心点的Y轴坐标为对应的距离维点迹类的两个初始点的Y轴坐标的平均值。
在得出对应的距离维点迹类之后，针对对应元素的每个后续元素(例如，对应元素为升序后距离关键值矩阵的第三个元素，则对应元素的后续元素为第四个元素至最后一个元素)，判断其是否由对应的距离维点迹类的任一个初始点的位置坐标计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态。
在得出对应的距离维点迹类之后，依次求每个距离维剩余点迹与对应的距离维点迹类的中心点之间的距离关键值；所述距离维剩余点迹指：所述N个点迹中未被归入当前已存在距离维点迹类的点迹。任一个剩余点迹的X轴坐标表示为xres，Y轴坐标表示为yres；对应的距离维点迹类的中心点的X轴坐标表示为xmid，Y轴坐标表示为ymid；则任一个剩余点迹与对应的距离维点迹类的中心点的距离关键值key(res,mid)为：
如果任一个距离维剩余点迹与对应的距离维点迹类的中心点的距离关键值小于设定距离阈值，则将对应的距离维剩余点迹归入对应的距离维点迹类 中。然后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的距离维点迹类的任一个点迹的位置坐标计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态。
从第一个元素开始遍历所述升序后距离关键值矩阵的过程中，如果对应元素大于或等于设定距离阈值，此时，不再进行距离维聚类，距离维聚类的过程结束。
在距离维聚类的过程结束之后，生成距离维孤立点迹类。生成距离维孤立点迹类的过程为：在距离维聚类的过程结束之后，如果存在未被归入当前已存在距离维点迹类的点迹，则将每个未被归入当前已存在距离维点迹类的点迹作为一个对应的距离维孤立点迹类(每个距离维孤立点迹类中只包含一个点迹，举例来说，如果存在3个未被归入当前已存在距离维点迹类的点迹，则会有3个对应的距离维孤立点迹类)。
水平速度维聚类的过程为：在每个经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，进行水平速度维聚类。在每个经距离维聚类后形成的距离维点迹类中进行水平速度维聚类的具体过程如下：
在每个经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，计算出其中任意两个点迹之间的水平速度关键值，得出Q个水平速度关键值，Q＝M1(M1-1)/2，M1表示对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中点迹的个数；将所述Q个水平速度关键值组合成水平速度关键值矩阵。
在对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，第i个点迹与第j个点迹之间的水平速度关键值表示为key'(i,j)，key'(i,j)的计算公式为：
key'(i,j)＝|vx'i-vx'j|
其中，1≤i<j≤M1，vx'i表示所述对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中第i个点迹的速度的水平分量，vx'j表示所述对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中第j个点迹的速度的水平分量；
对所述水平速度关键值矩阵的各个元素进行升序排序，将升序排序后的 各个元素按顺序组合成升序后水平速度关键值矩阵。所述升序后水平速度关键值矩阵的每个元素在初始时均设为有效状态。
然后，在所述升序后水平速度关键值矩阵中，从第一个元素开始遍历所述升序后水平速度关键值矩阵(从升序后水平速度关键值矩阵的第一个元素至最后一个元素)，如果对应元素小于设定水平速度阈值(例如，设定水平速度阈值为20米/秒)且对应元素为有效状态，则由对应元素确定一个对应的水平速度维点迹类；根据对应元素，在对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，找出对应的两个点迹。找出的对应的两个点迹为对应的水平速度维点迹类的两个初始点，将对应的水平速度维点迹类的两个初始点归入对应的水平速度维点迹类中；根据对应的水平速度维点迹类的两个初始点生成对应的水平速度维点迹类的中心点；对应的水平速度维点迹类的中心点的速度的水平分量为：对应的水平速度维点迹类的两个初始点的速度的水平分量的平均值。
在得出对应的水平速度维点迹类之后，针对对应元素的每个后续元素(例如，对应元素为升序后水平速度关键值矩阵的第三个元素，则对应元素的后续元素为第四个元素至最后一个元素)，判断其是否由对应的水平速度维点迹类的任一个初始点的速度的水平分量计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态。
在得出对应的水平速度维点迹类之后，依次求每个水平速度维剩余点迹与对应的水平速度维点迹类的中心点之间的水平速度关键值；所述水平速度维剩余点迹指：所述对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，未被归入当前已存在水平速度维点迹类的点迹。
任一个水平速度维剩余点迹的速度的水平分量表示为vx'res，对应的水平速度维点迹类的中心点的速度的水平分量表示为vx'mid，则任一个水平速度维剩余点迹与对应的水平速度维点迹类的中心点之间的水平速度关键值key'(res,mid)为：
key'(res,mid)＝|vx'res-vx'mid|
如果任一个水平速度维剩余点迹与对应的水平速度维点迹类的中心点的水平速度关键值小于设定水平速度阈值，则将对应的水平速度维剩余点迹归入对应的水平速度维点迹类中。然后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的水平速度维点迹类的任一个点迹的速度的水平分量计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态。
从第一个元素开始遍历所述升序后水平速度关键值矩阵的过程中，如果对应元素大于或等于设定水平速度阈值，此时，不再进行水平速度维聚类，水平速度维聚类的过程结束。
在水平速度维聚类的过程结束之后，生成水平速度维孤立点迹类。生成水平速度维孤立点迹类的过程为：在水平速度维聚类的过程结束之后，如果存在未被归入当前已存在水平速度维点迹类的点迹，则将每个未被归入当前已存在水平速度维点迹类的点迹作为一个对应的水平速度维孤立点迹类(每个水平速度维孤立点迹类中只包含一个点迹，举例来说，如果存在4个未被归入当前已存在水平速度维点迹类的点迹，则会有4个对应的水平速度维孤立点迹类)。
垂直速度维聚类的过程为：在每个经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，进行垂直速度维聚类。在每个经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中进行垂直速度维聚类的具体过程如下：
在每个经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，计算出其中任意两个点迹之间的垂直速度关键值，得出T个垂直速度关键值，T＝M2(M2-1)/2，M2表示对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中点迹的个数；将所述T个垂直速度关键值组合成垂直速度关键值矩阵。
在对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，第i个点迹与第j个点迹之间的垂直速度关键值表示为key″(i,j)，key″(i,j)的计算公式为：
key″(i,j)＝|vy″i-vy″j|
其中，1≤i<j≤M2，vy″i表示所述对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中第i个点迹的速度的垂直分量，vx″j表示所述对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中第j个点迹的速度的垂直分量；
对所述垂直速度关键值矩阵的各个元素进行升序排序，将升序排序后的各个元素按顺序组合成升序后垂直速度关键值矩阵。所述升序后垂直速度关键值矩阵的每个元素在初始时均设为有效状态。
然后，在所述升序后垂直速度关键值矩阵中，从第一个元素开始遍历所述升序后垂直速度关键值矩阵(从升序后垂直速度关键值矩阵的第一个元素至最后一个元素)，如果对应元素小于设定垂直速度阈值(例如，设定垂直速度阈值为20米/秒)且对应元素为有效状态，则由对应元素确定一个对应的垂直速度维点迹类；根据对应元素，在对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，找出对应的两个点迹。找出的对应的两个点迹为对应的垂直速度维点迹类的两个初始点，将对应的垂直速度维点迹类的两个初始点归入对应的垂直速度维点迹类中；根据对应的垂直速度维点迹类的两个初始点生成对应的垂直速度维点迹类的中心点；对应的垂直速度维点迹类的中心点的速度的垂直分量为：对应的垂直速度维点迹类的两个初始点的速度的垂直分量的平均值。
在得出对应的垂直速度维点迹类之后，针对对应元素的每个后续元素(例如，对应元素为升序后垂直速度关键值矩阵的第三个元素，则对应元素的后续元素为第四个元素至最后一个元素)，判断其是否由对应的垂直速度维点迹类的任一个初始点的速度的垂直分量计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态。
在得出对应的垂直速度维点迹类之后，依次求每个垂直速度维剩余点迹与对应的垂直速度维点迹类的中心点之间的垂直速度关键值；所述垂直速度维剩余点迹指：所述对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，未被归入当前已存在垂直速度维点迹类的点迹。
任一个垂直速度维剩余点迹的速度的垂直分量表示为vy″res，对应的垂直速度维点迹类的中心点的速度的垂直分量表示为vy″mid，则任一个垂直速度维剩余点迹与对应的垂直速度维点迹类的中心点之间的垂直速度关键值key″(res,mid)为：
key″(res,mid)＝|vy″res-vy″mid|
如果任一个垂直速度维剩余点迹与对应的垂直速度维点迹类的中心点的垂直速度关键值小于设定垂直速度阈值，则将对应的垂直速度维剩余点迹归入对应的垂直速度维点迹类中。然后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的垂直速度维点迹类的任一个点迹的速度的垂直分量计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态。
从第一个元素开始遍历所述升序后垂直速度关键值矩阵的过程中，如果对应元素大于或等于设定垂直速度阈值，此时，不再进行垂直速度维聚类，垂直速度维聚类的过程结束。
在垂直速度维聚类的过程结束之后，生成垂直速度维孤立点迹类。生成垂直速度维孤立点迹类的过程为：在垂直速度维聚类的过程结束之后，如果存在未被归入当前已存在垂直速度维点迹类的点迹，则将每个未被归入当前已存在垂直速度维点迹类的点迹作为一个对应的垂直速度维孤立点迹类(每个垂直速度维孤立点迹类中只包含一个点迹，举例来说，如果存在5个未被归入当前已存在垂直速度维点迹类的点迹，则会有5个对应的垂直速度维孤立点迹类)。
此时，得出多个经三次聚类后的点迹类；所述多个经三次聚类后的点迹类包括：所有的垂直速度维点迹类、所有距离维孤立点迹类、所有水平速度维孤立点迹类、以及所有垂直速度维孤立点迹类。
在得出多个经三次聚类后的点迹类之后，对每个经三次聚类后的点迹类进行筛选；在多个经三次聚类后的点迹类之中，只保留点迹个数大于或等于n的点迹类，将其余点迹类排除掉，得到多个筛选后的点迹类；n为辐射源的个 数；在每个筛选后的点迹类中，对其中的点迹进行GDOP(Geometrical Dilution of Precision,定位精度的几何稀释)加权融合，得出对应的航迹初始点；
然后，将每个航迹初始点对应的航迹(此时每条航迹只包括一个对应的航迹初始点)加入预设的航迹列表中，此时设置窗长计数器winCnt、以及关联计数器assocCnt；将窗长计数器winCnt的初始值设为1，将关联计数器assocCnt的初始值设为1。
如果一帧前端处理后数据不是接收到的第一帧前端处理后数据，则判断航迹列表中的每条航迹的状态；如果航迹列表中的对应航迹的状态为起始中状态，则根据对应帧前端处理后数据，将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理，得出对应航迹的新的点迹；每个辐射源量测数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、每个辐射源对应的目标的多普勒频移；在得出对应航迹的新的点迹之后，判断对应航迹是否满足设定起始条件和设定移除条件；如果对应航迹满足设定起始条件，则将对应航迹的状态置为已起始状态；如果对应航迹满足设定移除条件，则将对应航迹从航迹列表中移除；如果对应航迹不满足设定起始条件且不满足设定移除条件，则将对应航迹的状态保持为起始中状态。
参照图6，为对应航迹与各个辐射源量测数据进行关联的流程图。将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程为：首先获取对应航迹的最新点迹，对应航迹的最新点迹的位置坐标的X轴分量表示为x0，对应航迹的最新点迹的位置坐标的Y轴分量表示为y0；对应航迹的最新点迹的速度的水平分量表示为vx0，对应航迹的最新点迹的速度的垂直分量表示为vy0。对对应航迹的下一点迹进行预测，得出对应航迹的下一预测点迹的位置坐标的X轴分量、位置坐标的Y轴分量、速度的水平分量、以及速度的垂直分量；
然后根据每个辐射源的位置坐标(根据每个辐射源的经纬度以及接收天线所在经纬度计算而来)，将对应航迹的下一预测点迹的位置速度数据转换为 每个辐射源的量测数据。所述对应航迹的下一预测点迹的位置速度数据为：对应航迹的下一预测点迹的位置坐标的X轴分量、位置坐标的Y轴分量、速度的水平分量、以及速度的垂直分量。在转换得到的第k个辐射源的量测数据中，第k个辐射源对应的目标的双基地距离和表示为ρk，第k个辐射源对应的目标的多普勒频移表示为dk，k取1至n，n为辐射源的个数。
如果当前时刻第k个辐射源的量测数据为空，则对应航迹不进行与第k个辐射源量测数据的关联；如果当前时刻第k个辐射源的量测数据不为空(即存在当前时刻第k个辐射源的量测数据)，则在当前时刻第k个辐射源的量测数据中，将当前时刻第k个辐射源对应的目标的双基地距离和表示为ρ'k，将当前时刻第k个辐射源对应的目标的多普勒频移表示为d'k；此时判断ρk、ρ'k、dk、d'k是否满足以下条件：
|ρk-ρ'k|<ρlim且|dk-d'k|<dlim
如果不满足，判定当前时刻第k个辐射源的量测数据未关联上对应航迹；如果满足，判定当前时刻第k个辐射源的量测数据关联上对应航迹，将当前时刻第k个辐射源的量测数据记为第k个辐射源的关联量测数据，ρlim为设定的双基地距离和的阈值，dlim为设定的多普勒频移阈值。对于第k个辐射源，如果只存在1个关联量测数据，则第k个辐射源的该关联量测数据为第k个辐射源的关联结果。对于第k个辐射源，如果存在多个关联量测数据，则计算第k个辐射源的每个关联量测数据与转换得到的第k个辐射源的量测数据的距离，找出与转换得到的第k个辐射源的量测数据相距最近的第k个辐射源的关联量测数据，则找出的第k个辐射源的关联量测数据为第k个辐射源的关联结果。
在计算第k个辐射源的每个关联量测数据与转换得到的第k个辐射源的量测数据的距离时，按照以下公式计算第k个辐射源的第q个关联量测数据与转换得到的第k个辐射源的量测数据的距离：
其中，lq表示第k个辐射源的第q个关联量测数据与转换得到的第k个辐射源的量测数据的距离，ρ'k,q表示第k个辐射源的第q个关联量测数据对应的目标的双基地距离和，d'k,q表示第k个辐射源的第q个关联量测数据对应的目标的多普勒频移，q取1至Pk,Pk为第k个辐射源的关联量测数据个数，k取1至n，n为辐射源的个数。
若至少一个辐射源的量测数据关联上对应航迹，则用关联上对应航迹的各个辐射源量测数据对对应航迹的最新点迹进行UKF(Unscented Kalman Filter，无际卡尔曼滤波)滤波更新，得出对应航迹更新之后的点迹；若当前时刻所有辐射源的量测数据均未关联上对应航迹，则将对应航迹的下一预测点迹作为对应航迹更新之后的点迹。至此，处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程结束。
在将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理时，每出现一个辐射源的关联结果时，将关联计数器assocCnt的值加1；在处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理后，将窗长计数器winCnt的值加1。
参照图7，为本发明的航迹起始过程的子流程图。在得出对应航迹的新的点迹之后，判断对应航迹是否满足设定起始条件和设定移除条件。具体地，采用基于2/3逻辑的滑窗法判断对应航迹是否满足设定起始条件和设定移除条件，所述设定起始条件为：winCnt≤3且assocCnt≥2，所述设定移除条件为：winCnt＝3且assocCnt<2；如果对应航迹满足设定起始条件，则将对应航迹的状态置为已起始状态；如果对应航迹满足设定移除条件，则将对应航迹从航迹列表中移除；如果对应航迹不满足设定起始条件且不满足设定移除条件，则将对应航迹的状态保持为起始中状态。
当一帧前端处理后数据不是接收到的第一帧前端处理后数据时，如果航迹列表中的对应航迹的状态为已起始状态，则根据对应帧前端处理后数据，将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理，得 出对应航迹的新的点迹；每个辐射源量测数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、每个辐射源对应的目标的多普勒频移。已起始状态的对应航迹的关联处理过程与起始中状态的对应航迹的关联处理过程类似，在此不再重复。已起始状态的对应航迹的关联处理过程指：将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程；起始中状态的对应航迹的关联处理过程指：将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程。
在完成已起始状态的点航关联以及起始中状态的点航关联之后(如果没有已起始状态的点航关联或起始中状态的点航关联，则需要在对应状态的点航关联之后)，如果存在未关联上对应航迹的辐射源量测数据，则根据未关联上对应航迹的辐射源量测数据生成航迹初始点。已起始状态的点航关联指：将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程，起始中状态的点航关联指：将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程。对于生成的各个航迹初始点，每个航迹初始点与一条新航迹相对应，则将每个航迹初始点对应的航迹的状态置为起始中状态，将每个航迹初始点对应的航迹(此时每条航迹只包括一个对应的航迹初始点)加入预设的航迹列表中。在完成已起始状态的点航关联以及起始中状态的点航关联之后，根据未关联上对应航迹的辐射源量测数据生成航迹初始点的过程与根据第一帧前端处理后数据生成航迹初始点的过程类似，在此不再重复。
在将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理时，设置检验统计变量STi，STi的初始值为0；如果当前时刻所有辐射源量测数据均未关联上处于已起始状态的对应航迹，则将STi的值加1；反之，如果当前时刻至少一个辐射源量测数据关联上处于已起始状态的对应航迹，则将STi的值置为0；在将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理时，判断STi的值是否大于或等于设定航迹消亡门限(例如， 设定航迹消亡门限为20)，如果STi的值大于或等于设定航迹消亡门限，则将对应航迹的状态置为已消亡状态；否则，将对应航迹的状态保持为已起始状态。
当一帧前端处理后数据不是接收到的第一帧前端处理后数据时，如果航迹列表中的对应航迹的状态为已消亡状态，则将对应航迹从航迹列表中移除。
在步骤S3中，对于航迹列表中的每条航迹，将其终端显控平台上进行实时显示，这样便于实时观察。
本发明的效果可通过以下仿真实验进一步说明：
1)实验条件：
仿真实验中，在终端显控平台采用软件平台Visual Studio2008，信号处理机为基于GPU+CPU异构并行架构的高性能工作站，软件开发平台为Visual Studio2008+CUDA。仿真数据采用3个调频台(辐射源)信号数据，接收站和各调频台站址信息及调频台频点信息如下表所示。
仿真数据为120帧，其中包含4个目标，沿直线匀速飞行，各目标飞行轨迹信息如下表：
起始坐标 终止坐标
目标1 (-40,30) (-65,54)
目标2 (50,-51) (23,34)
目标3 (-10,20) (27,43)
目标4 (23,35) (57,71)
2)仿真实验内容及效果：
在终端显控平台设置如下信号处理初始参数：杂波相消阶数为128，天线寻北偏差角度为0度，恒虚警类型为慢门限，恒虚警近区门限为5.2，恒虚警远区门限4.2，工作模式为正常模式，并输入所用3个调频台(辐射源)频点与经纬度信息及接收天线经纬度信息。将信号处理初始参数发送至信号处理机后，信号处理即按照本发明对仿真数据进行雷达信号处理，并将处理结果打包发送至终端显控平台进行后端数据处理。
参照图8，为本发明仿真实验中单收3辐射源雷达接收数据的原始PPI显示图；参照图9，为本发明仿真实验中经信号处理后形成的航迹示意图。在图8和图9中，圆周径向长度表示距离，单位为Km，圆周角表示方位，单位为°(度)，竖直方向代表南北方向，水平方向代表东西方向，天线基线为正北方向，沿顺时针方向覆盖360°。
在图8中，只利用处理结果中的双基地距离和、以及方位信息，将点迹结果不经处理直接显示出来。由图8可见，由于前端信号处理的测角误差(目标的方位角)较大，导致目标的观测数据散落现象很严重，直接利用双基地距离和以及方位信息进行解算，得到的结果也会出现很大误差，给后面的航迹处理带来很大困难，甚至不能顺利进行。
从图9中可知，图9得出了4个飞行目标的稳定航迹，其中，标有数字的一段为该航迹的起始点。从而验证了本发明的有效性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：利用接收天线接收每个辐射源的信号，对每个辐射源的信号进行通道均衡处理和下变频处理，得到原始数据；
S2：对所述原始数据依次进行杂波相消、距离—多普勒运算、恒虚警检测和比幅测角处理，得出前端处理后数据；
S3：根据前端处理后数据，利用聚类方法生成各个目标的航迹；
在步骤S3中，循环执行目标航迹生成子步骤；
所述目标航迹生成子步骤的过程为：首先判断每帧前端处理后数据是否为接收到的第一帧前端处理后数据，如果一帧前端处理后数据为接收到的第一帧前端处理后数据，则根据接收到的第一帧前端处理后数据生成航迹初始点，每个航迹初始点与一条新航迹相对应，则将每个航迹初始点对应的航迹的状态置为起始中状态，将每个航迹初始点对应的航迹加入预设的航迹列表中；设置窗长计数器winCnt以及关联计数器assocCnt；将窗长计数器winCnt的初始值设为1，将关联计数器assocCnt的初始值设为1；
如果一帧前端处理后数据不是接收到的第一帧前端处理后数据，则判断航迹列表中的每条航迹的状态；如果航迹列表中的对应航迹的状态为起始中状态，则根据对应帧前端处理后数据，将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理，得出对应航迹的新的点迹；每个辐射源量测数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、每个辐射源对应的目标的多普勒频移；在得出对应航迹的新的点迹之后，判断对应航迹是否满足设定起始条件和设定移除条件；如果对应航迹满足设定起始条件，则将对应航迹的状态置为已起始状态；如果对应航迹满足设定移除条件，则将对应航迹从航迹列表中移除；如果对应航迹不满足设定起始条件且不满足设定移除条件，则将对应航迹的状态保持为起始中状态；其中，每个辐射源对应的 目标的双基地距离和指每个辐射源与对应目标之间的距离、以及接收天线与对应目标之间的距离之和；
其中，所述将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程为：首先获取对应航迹的最新点迹，对应航迹的最新点迹的位置坐标的X轴分量表示为x0，对应航迹的最新点迹的位置坐标的Y轴分量表示为y0；对应航迹的最新点迹的速度的水平分量表示为vx0，对应航迹的最新点迹的速度的垂直分量表示为vy0；对对应航迹的下一点迹进行预测，得出对应航迹的下一预测点迹的位置坐标的X轴分量、位置坐标的Y轴分量、速度的水平分量、以及速度的垂直分量；
然后根据每个辐射源的位置坐标，将对应航迹的下一预测点迹的位置速度数据转换为每个辐射源的量测数据；所述对应航迹的下一预测点迹的位置速度数据为：对应航迹的下一预测点迹的位置坐标的X轴分量、位置坐标的Y轴分量、速度的水平分量、以及速度的垂直分量；在转换得到的第k个辐射源的量测数据中，第k个辐射源对应的目标的双基地距离和表示为ρk，第k个辐射源对应的目标的多普勒频移表示为dk，k取1至n，n为辐射源的个数；
如果当前时刻第k个辐射源的量测数据为空，则对应航迹不进行与第k个辐射源量测数据的关联；如果当前时刻第k个辐射源的量测数据不为空，则在当前时刻第k个辐射源的量测数据中，将当前时刻第k个辐射源对应的目标的双基地距离和表示为ρ'k，将当前时刻第k个辐射源对应的目标的多普勒频移表示为d'k；此时判断ρk、ρ'k、dk、d'k是否满足以下条件：
|ρk-ρ'k|＜ρlim且|dk-d'k|＜dlim
如果不满足，判定当前时刻第k个辐射源的量测数据未关联上对应航迹；如果满足，判定当前时刻第k个辐射源的量测数据关联上对应航迹，将当前时刻第k个辐射源的量测数据记为第k个辐射源的关联量测数据，ρlim为设定的双基地距离和的阈值，dlim为设定的多普勒频移阈值；对于第k个辐射源，如果只存在1个关联量测数据，则第k个辐射源的该关联量测数据为第k个辐射源的 关联结果；对于第k个辐射源，如果存在多个关联量测数据，则计算第k个辐射源的每个关联量测数据与转换得到的第k个辐射源的量测数据的距离，找出与转换得到的第k个辐射源的量测数据相距最近的第k个辐射源的关联量测数据，则找出的第k个辐射源的关联量测数据为第k个辐射源的关联结果；
若至少一个辐射源的量测数据关联上对应航迹，则用关联上对应航迹的各个辐射源量测数据对对应航迹的最新点迹进行UKF滤波更新，得出对应航迹更新之后的点迹；若当前时刻所有辐射源的量测数据均未关联上对应航迹，则将对应航迹的下一预测点迹作为对应航迹更新之后的点迹；
当一帧前端处理后数据不是接收到的第一帧前端处理后数据时，如果航迹列表中的对应航迹的状态为已起始状态，则根据对应帧前端处理后数据，将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理，得出对应航迹的新的点迹；每个辐射源量测数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、每个辐射源对应的目标的多普勒频移；已起始状态的对应航迹的关联处理过程与起始中状态的对应航迹的关联处理过程相同；已起始状态的对应航迹的关联处理过程指：将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程；起始中状态的对应航迹的关联处理过程指：将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程；
在将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理时，设置检验统计变量STi，STi的初始值为0；如果当前时刻所有辐射源量测数据均未关联上处于已起始状态的对应航迹，则将STi的值加1；反之，如果当前时刻至少一个辐射源量测数据关联上处于已起始状态的对应航迹，则将STi的值置为0；同时判断STi的值是否大于或等于设定航迹消亡门限，如果STi的值大于或等于设定航迹消亡门限，则将对应航迹的状态置为已消亡状态；否则，将对应航迹的状态保持为已起始状态；
当一帧前端处理后数据不是接收到的第一帧前端处理后数据时，如果航 迹列表中的对应航迹的状态为已消亡状态，则将对应航迹从航迹列表中移除；
在完成已起始状态的点航关联和起始中状态的点航关联之后，如果存在未关联上对应航迹的辐射源量测数据，则根据未关联上对应航迹的辐射源量测数据生成航迹初始点；已起始状态的点航关联指：将处于已起始状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程，起始中状态的点航关联指：将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理的过程；在完成已起始状态的点航关联和起始中状态的点航关联之后，根据未关联上对应航迹的辐射源量测数据生成航迹初始点的过程与根据第一帧前端处理后数据生成航迹初始点的过程相同；对于生成的各个航迹初始点，每个航迹初始点与一条新航迹相对应，则将每个航迹初始点对应的航迹的状态置为起始中状态，将每个航迹初始点对应的航迹加入预设的航迹列表中。
2.如权利要求1所述的基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法，其特征在于，在步骤S1之前，首先构建外辐射源雷达处理系统，所述外辐射源雷达处理系统包括：接收天线、数据采集卡、数字信道化接收机、信号处理机、以及电连接信号处理机的终端显控平台；所述数据采集卡的输入端电连接接收天线，输出端电连接所述数字信道化接收机的输入端，所述数字信道化接收机的输出端电连接信号处理机的输入端；
然后在终端显控平台设置信号处理初始参数，所述信号处理初始参数包括：杂波相消阶数、恒虚警类型、恒虚警检测门限、接收天线寻北偏差角度、接收天线所在经纬度、每个辐射源的经纬度、以及每个辐射源的信号发射频率；终端显控平台在设置完信号处理初始参数之后，将信号处理初始参数发送至信号处理机；
在步骤S1中，利用接收天线接收每个辐射源的信号，数据采集卡对接收天线接收的信号进行宽带放大、带通采样、A/D变换和数字下变频处理，得到8路数字基带信号；数字信道化接收机对数据采集卡得到8路数字基带信号，然后对每路数字基带信号依次作抽取滤波、低通滤波、傅里叶变换和信道选择处理，得到原始数据；将所述原始数据发送至信号处理机。
3.如权利要求2所述的基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法，其特征在于，在步骤S2中，所述数字信道化接收机将所述原始数据发送至信号处理机，所述信号处理机根据所述信号处理初始参数，对所述原始数据依次进行杂波相消、距离—多普勒运算、恒虚警检测和比幅测角处理，得出前端处理后数据；所述前端处理后数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、以及每个辐射源对应的目标的多普勒频移，每个辐射源对应的目标的双基地距离和指每个辐射源与对应目标之间的距离、以及接收天线与对应目标之间的距离之和；
信号处理机在得出前端处理后数据之后，将所述前端处理后数据发送至终端显控平台；所述终端显控平台以客户端和服务器模式接收来自信号处理机的前端处理后数据，在将所述前端处理后数据发送至终端显控平台过程中，客户端指信号处理机，服务器端指终端显控平台。
4.如权利要求3所述的基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法，其特征在于，所述终端显控平台接收所述前端处理后数据的具体过程为：
终端显控程序开辟4个数据接收线程，每个数据接收线程接收2个频点的前端处理后数据，并在初始时将全局接收计数器g_recvCnt置为0；
每个数据接收线程在将相应频点的前端处理后数据全部接收后，将全局接收计数器g_recvCnt加1，该过程使用临界区实现4个数据接收线程对全局接收计数器的互斥访问；
每个数据接收线程在对全局接收计数器g_recvCnt进行加1操作后，检测其值(g_recvCnt)是否为4，若是，则8个频点的前端处理后数据接收完成，将全局接收计数器g_recvCnt置为0。
5.如权利要求1所述的基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法，其特征在于，在步骤S2中，对所述原始数据依次进行杂波相消、距离—多普勒运算、恒虚警检测和比幅测角处理，得出前端处理后数据；所述前端处理后数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、以及每个辐射源对应的目标的多普勒频移，每个辐射源对应的目标的双基地距离和指每个辐射源与 对应目标之间的距离、以及接收天线与对应目标之间的距离之和。
6.如权利要求1所述的基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法，其特征在于，在所述目标航迹生成子步骤中，当一帧前端处理后数据是接收到的第一帧前端处理后数据时，在第一帧前端处理后数据中提取各个辐射源量测数据，每个辐射源量测数据包括：每个辐射源对应的目标的双基地距离和、每个辐射源对应的目标的多普勒频移；然后根据各个辐射源量测数据生成对应的航迹初始点；根据各个辐射源量测数据生成对应的航迹初始点的过程包括以下子步骤：
以接收天线为原点建立水平二维直角坐标系，水平二维直角坐标系的X轴正向为水平朝东方向，水平二维直角坐标系的Y轴正向为水平朝北方向；根据各个辐射源量测数据生成N个点迹；这N个点迹的位置数据和速度数据构造出4×N维的矩阵，所述4×N维的矩阵的每一列表示对应点迹的位置坐标、得出对应点迹的速度的X轴分量、以及对应点迹的速度的Y轴分量；
在得出所述4×N维的矩阵之后，针对N个点迹，依次进行距离维聚类、水平速度维聚类和垂直速度维聚类，得出多个经三次聚类后的点迹类；
距离维聚类的过程为：
计算出任意两个点迹之间的距离关键值，得出M个距离关键值，M＝N(N-1)/2；将所述M个距离关键值组合成距离关键值矩阵；第i个点迹与第j个点迹之间的距离关键值表示为key(i,j)，key(i,j)的计算公式为：
其中，1≤i＜j≤N，xi表示所述4×N维的矩阵中第i列第1行的元素，xj表示所述4×N维的矩阵中第j列第1行的元素；yi表示所述4×N维的矩阵中第i列第2行的元素，yj表示所述4×N维的矩阵中第j列第2行的元素；
对所述距离关键值矩阵的各个元素进行升序排序，将升序排序后的各个元素按顺序组合成升序后距离关键值矩阵；所述升序后距离关键值矩阵的每个元素在初始时均设为有效状态；在所述升序后距离关键值矩阵中，从第一 个元素开始遍历所述升序后距离关键值矩阵，如果对应元素小于设定距离阈值且对应元素为有效状态，则由对应元素确定一个对应的距离维点迹类；根据对应元素，在所述N个点迹中找出对应的两个点迹，找出的对应的两个点迹为对应的距离维点迹类的两个初始点，将对应的距离维点迹类的两个初始点归入对应的距离维点迹类中；根据对应的距离维点迹类的两个初始点生成对应的距离维点迹类的中心点；对应的距离维点迹类的中心点的X轴坐标为对应的距离维点迹类的两个初始点的X轴坐标的平均值，对应的距离维点迹类的中心点的Y轴坐标为对应的距离维点迹类的两个初始点的Y轴坐标的平均值；
在得出对应的距离维点迹类之后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的距离维点迹类的任一个初始点的位置坐标计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态；
在得出对应的距离维点迹类之后，依次求每个距离维剩余点迹与对应的距离维点迹类的中心点之间的距离关键值；所述距离维剩余点迹指：所述N个点迹中未被归入当前已存在距离维点迹类的点迹；任一个剩余点迹的X轴坐标表示为xres，Y轴坐标表示为yres；对应的距离维点迹类的中心点的X轴坐标表示为xmid，Y轴坐标表示为ymid；则任一个剩余点迹与对应的距离维点迹类的中心点的距离关键值key(res,mid)为：
如果任一个距离维剩余点迹与对应的距离维点迹类的中心点的距离关键值小于设定距离阈值，则将对应的距离维剩余点迹归入对应的距离维点迹类中；然后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的距离维点迹类的任一个点迹的位置坐标计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态；
从第一个元素开始遍历所述升序后距离关键值矩阵的过程中，如果对应元素大于或等于设定距离阈值，此时，不再进行距离维聚类，距离维聚类的 过程结束；
在距离维聚类的过程结束之后，生成距离维孤立点迹类；生成距离维孤立点迹类的过程为：在距离维聚类的过程结束之后，如果存在未被归入当前已存在距离维点迹类的点迹，则将每个未被归入当前已存在距离维点迹类的点迹作为一个对应的距离维孤立点迹类；
水平速度维聚类的过程为：在每个经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，进行水平速度维聚类；在每个经距离维聚类后形成的距离维点迹类中进行水平速度维聚类的具体过程如下：
在每个经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，计算出其中任意两个点迹之间的水平速度关键值，得出Q个水平速度关键值，Q＝M1(M1-1)/2，M1表示对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中点迹的个数；将所述Q个水平速度关键值组合成水平速度关键值矩阵；
在对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，第i个点迹与第j个点迹之间的水平速度关键值表示为key'(i,j)，key'(i,j)的计算公式为：
key'(i,j)＝|vx'i-vx'j|
其中，1≤i＜j≤M1，vx'i表示所述对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中第i个点迹的速度的水平分量，vx'j表示所述对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中第j个点迹的速度的水平分量；
对所述水平速度关键值矩阵的各个元素进行升序排序，将升序排序后的各个元素按顺序组合成升序后水平速度关键值矩阵；所述升序后水平速度关键值矩阵的每个元素在初始时均设为有效状态；然后，在所述升序后水平速度关键值矩阵中，从第一个元素开始遍历所述升序后水平速度关键值矩阵，如果对应元素小于设定水平速度阈值且对应元素为有效状态，则由对应元素确定一个对应的水平速度维点迹类；根据对应元素，在对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，找出对应的两个点迹；找出的对应的两个点迹为对应的水平速度维点迹类的两个初始点，将对应的水平速度维点迹类的两个 初始点归入对应的水平速度维点迹类中；根据对应的水平速度维点迹类的两个初始点生成对应的水平速度维点迹类的中心点；对应的水平速度维点迹类的中心点的速度的水平分量为：对应的水平速度维点迹类的两个初始点的速度的水平分量的平均值；
在得出对应的水平速度维点迹类之后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的水平速度维点迹类的任一个初始点的速度的水平分量计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态；
在得出对应的水平速度维点迹类之后，依次求每个水平速度维剩余点迹与对应的水平速度维点迹类的中心点之间的水平速度关键值；所述水平速度维剩余点迹指：所述对应的经距离维聚类后形成的距离维点迹类中，未被归入当前已存在水平速度维点迹类的点迹；
任一个水平速度维剩余点迹的速度的水平分量表示为vx'res，对应的水平速度维点迹类的中心点的速度的水平分量表示为vx'mid，则任一个水平速度维剩余点迹与对应的水平速度维点迹类的中心点之间的水平速度关键值key'(res,mid)为：
key'(res,mid)＝|vx'res-vx'mid|
如果任一个水平速度维剩余点迹与对应的水平速度维点迹类的中心点的水平速度关键值小于设定水平速度阈值，则将对应的水平速度维剩余点迹归入对应的水平速度维点迹类中；然后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的水平速度维点迹类的任一个点迹的速度的水平分量计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态；
从第一个元素开始遍历所述升序后水平速度关键值矩阵的过程中，如果对应元素大于或等于设定水平速度阈值，此时，不再进行水平速度维聚类，水平速度维聚类的过程结束；
在水平速度维聚类的过程结束之后，生成水平速度维孤立点迹类；生成水平速度维孤立点迹类的过程为：在水平速度维聚类的过程结束之后，如果 存在未被归入当前已存在水平速度维点迹类的点迹，则将每个未被归入当前已存在水平速度维点迹类的点迹作为一个对应的水平速度维孤立点迹类；
垂直速度维聚类的过程为：在每个经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，进行垂直速度维聚类；在每个经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中进行垂直速度维聚类的具体过程如下：
在每个经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，计算出其中任意两个点迹之间的垂直速度关键值，得出T个垂直速度关键值，T＝M2(M2-1)/2，M2表示对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中点迹的个数；将所述T个垂直速度关键值组合成垂直速度关键值矩阵；
在对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，第i个点迹与第j个点迹之间的垂直速度关键值表示为key”(i,j)，key”(i,j)的计算公式为：
key”(i,j)＝|vy”i-vy”j|
其中，1≤i＜j≤M2，vy”i表示所述对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中第i个点迹的速度的垂直分量，vx”j表示所述对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中第j个点迹的速度的垂直分量；
对所述垂直速度关键值矩阵的各个元素进行升序排序，将升序排序后的各个元素按顺序组合成升序后垂直速度关键值矩阵；所述升序后垂直速度关键值矩阵的每个元素在初始时均设为有效状态；
然后，在所述升序后垂直速度关键值矩阵中，从第一个元素开始遍历所述升序后垂直速度关键值矩阵，如果对应元素小于设定垂直速度阈值且对应元素为有效状态，则由对应元素确定一个对应的垂直速度维点迹类；根据对应元素，在对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，找出对应的两个点迹；找出的对应的两个点迹为对应的垂直速度维点迹类的两个初始点，将对应的垂直速度维点迹类的两个初始点归入对应的垂直速度维点迹类中；根据对应的垂直速度维点迹类的两个初始点生成对应的垂直速度维点迹类的中心点；对应的垂直速度维点迹类的中心点的速度的垂直分量为：对 应的垂直速度维点迹类的两个初始点的速度的垂直分量的平均值；
在得出对应的垂直速度维点迹类之后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的垂直速度维点迹类的任一个初始点的速度的垂直分量计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态；
在得出对应的垂直速度维点迹类之后，依次求每个垂直速度维剩余点迹与对应的垂直速度维点迹类的中心点之间的垂直速度关键值；所述垂直速度维剩余点迹指：所述对应的经水平速度维聚类后形成的水平速度维点迹类中，未被归入当前已存在垂直速度维点迹类的点迹；
任一个垂直速度维剩余点迹的速度的垂直分量表示为vy”res，对应的垂直速度维点迹类的中心点的速度的垂直分量表示为vy”mid，则任一个垂直速度维剩余点迹与对应的垂直速度维点迹类的中心点之间的垂直速度关键值key”(res,mid)为：
key”(res,mid)＝|vy”res-vy”mid|
如果任一个垂直速度维剩余点迹与对应的垂直速度维点迹类的中心点的垂直速度关键值小于设定垂直速度阈值，则将对应的垂直速度维剩余点迹归入对应的垂直速度维点迹类中；然后，针对对应元素的每个后续元素，判断其是否由对应的垂直速度维点迹类的任一个点迹的速度的垂直分量计算而来；如果是，则将对应后续元素的状态设为无效状态；
从第一个元素开始遍历所述升序后垂直速度关键值矩阵的过程中，如果对应元素大于或等于设定垂直速度阈值，此时，不再进行垂直速度维聚类，垂直速度维聚类的过程结束；
在垂直速度维聚类的过程结束之后，生成垂直速度维孤立点迹类；生成垂直速度维孤立点迹类的过程为：在垂直速度维聚类的过程结束之后，如果存在未被归入当前已存在垂直速度维点迹类的点迹，则将每个未被归入当前已存在垂直速度维点迹类的点迹作为一个对应的垂直速度维孤立点迹类；
此时，得出多个经三次聚类后的点迹类；所述多个经三次聚类后的点迹 类包括：所有的垂直速度维点迹类、所有距离维孤立点迹类、所有水平速度维孤立点迹类、以及所有垂直速度维孤立点迹类；在得出多个经三次聚类后的点迹类之后，对每个经三次聚类后的点迹类进行筛选；在多个经三次聚类后的点迹类之中，只保留点迹个数大于或等于n的点迹类，将其余点迹类排除掉，得到多个筛选后的点迹类；n为辐射源的个数；在每个筛选后的点迹类中，对其中的点迹进行GDOP加权融合，得出对应的航迹初始点。
7.如权利要求1所述的基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法，其特征在于，在将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理时，每出现一个辐射源的关联结果时，将关联计数器assocCnt的值加1；在处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理后，将窗长计数器winCnt的值加1；
在将处于起始中状态的对应航迹分别与各个辐射源量测数据进行关联处理时，在得出对应航迹的新的点迹之后，判断对应航迹是否满足设定起始条件和设定移除条件；所述设定起始条件为：winCnt≤3且assocCnt≥2，所述设定移除条件为：winCnt＝3且assocCnt<2；如果对应航迹满足设定起始条件，则将对应航迹的状态置为已起始状态；如果对应航迹满足设定移除条件，则将对应航迹从航迹列表中移除；如果对应航迹不满足设定起始条件且不满足设定移除条件，则将对应航迹的状态保持为起始中状态。
CN201410242098.1A 2014-06-03 2014-06-03 基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法 Expired - Fee Related CN104020451B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410242098.1A CN104020451B (zh) 2014-06-03 2014-06-03 基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410242098.1A CN104020451B (zh) 2014-06-03 2014-06-03 基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104020451A CN104020451A (zh) 2014-09-03
CN104020451B true CN104020451B (zh) 2017-02-15

Family

ID=51437309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410242098.1A Expired - Fee Related CN104020451B (zh) 2014-06-03 2014-06-03 基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104020451B (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105242260B (zh) * 2015-09-08 2017-07-07 南京长江电子信息产业集团有限公司 一种交互式软件化信号及数据融合处理方法
CN105866757B (zh) * 2016-03-30 2018-07-20 西安电子科技大学 基于时变定位误差的外辐射源雷达目标航迹融合方法
CN106646450B (zh) * 2016-12-29 2019-04-12 中国人民解放军海军航空大学 基于距离分步聚类的雷达航迹抗差关联方法
CN107038340B (zh) * 2017-04-06 2019-08-16 中国民用航空总局第二研究所 一种a/c和s模式交叠信号中寻找热噪声数据的装置及方法
CN108089184A (zh) * 2017-12-08 2018-05-29 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种tws雷达目标空间位置分组并行跟踪处理方法
CN108303692B (zh) * 2018-01-30 2021-02-05 哈尔滨工业大学 一种解多普勒模糊的多目标跟踪方法
CN108896985B (zh) * 2018-06-11 2022-07-22 南京航空航天大学 基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪采样间隔控制方法
CN109598946B (zh) * 2018-11-19 2022-01-07 南京理工大学 一种基于雷达体制的多车道测速方法
CN109613508A (zh) * 2018-12-29 2019-04-12 森思泰克河北科技有限公司 前向目标检测雷达和方法
CN109613509B (zh) * 2018-12-30 2021-07-27 北京润科通用技术有限公司 一种车载雷达散射点的聚类方法及装置
CN109856622B (zh) * 2019-01-03 2021-04-20 中国人民解放军空军研究院战略预警研究所 一种约束条件下的单雷达直线航迹线目标状态估计方法
CN109782273B (zh) * 2019-01-11 2021-05-04 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种基于长时聚类关联的辐射源编批方法
WO2020186420A1 (zh) * 2019-03-18 2020-09-24 深圳市大疆创新科技有限公司 一种目标检测方法、设备、毫米波雷达及可移动平台
CN110208803B (zh) * 2019-05-24 2021-04-06 中铁大桥科学研究院有限公司 桥梁处船舶防撞雷达监测识别方法
CN111308457B (zh) * 2019-12-11 2021-11-16 成都汇蓉国科微系统技术有限公司 脉冲多普勒雷达寻北的方法、系统及存储介质
CN111045008B (zh) * 2020-01-15 2023-06-09 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 基于展宽计算的车载毫米波雷达目标识别方法
CN111289954B (zh) * 2020-03-31 2022-03-15 四川长虹电器股份有限公司 用于毫米波雷达目标跟踪的点云划分与航迹匹配方法
CN111398943B (zh) * 2020-04-02 2022-07-29 森思泰克河北科技有限公司 目标姿态的确定方法及终端设备
CN115656961B (zh) * 2022-12-26 2023-03-10 南京楚航科技有限公司 一种基于并行处理器的os-cfar处理方法及系统
CN116430345B (zh) * 2023-06-12 2023-09-12 中国民航管理干部学院 一种基于5g网络的低空无人机多目标反射源分离方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2326673A1 (en) * 1998-08-11 2000-02-24 Northrop Grumman Corporation Method for tracking a target having substantially constrained movement
CN102707272A (zh) * 2012-06-13 2012-10-03 西安电子科技大学 基于gpu的外辐射源雷达信号实时处理系统及处理方法
CN103729859A (zh) * 2013-12-30 2014-04-16 西北工业大学 一种基于模糊聚类的概率最近邻域多目标跟踪方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2326673A1 (en) * 1998-08-11 2000-02-24 Northrop Grumman Corporation Method for tracking a target having substantially constrained movement
CN102707272A (zh) * 2012-06-13 2012-10-03 西安电子科技大学 基于gpu的外辐射源雷达信号实时处理系统及处理方法
CN103729859A (zh) * 2013-12-30 2014-04-16 西北工业大学 一种基于模糊聚类的概率最近邻域多目标跟踪方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
多跟踪雷达点迹融合系统设计;王德奎;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;20130415(第04期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104020451A (zh) 2014-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104020451B (zh) 基于聚类的外辐射源雷达目标航迹处理方法
CN106054156B (zh) 一种基于uwb mimo生物雷达的静止人体目标识别与定位方法
CN104077498B (zh) 一种结合目标角度的外辐射源雷达多目标跟踪方法
CN106125053B (zh) 脉冲多普勒雷达极化抗干扰方法
CN104101876B (zh) 外辐射源雷达中一种基于随机有限集的多目标跟踪方法
CN105607045B (zh) 一种欺骗式干扰下组网雷达的优化布站方法
CN107167784A (zh) 一种基于多通道比相定位的多人体目标定位跟踪方法
CN106526559B (zh) 一种基于bcd-vsmm机动目标无源协同定位方法
CN105891817B (zh) 一种无直达波条件下分布式无源雷达目标检测的方法
CN103197302B (zh) 一种适用于穿墙雷达成像的目标位置提取方法
CN107607942B (zh) 基于深度学习模型的大尺度电磁散射与逆散射的预测方法
CN107015205A (zh) 一种分布式mimo雷达检测的虚假目标消除方法
Inggs et al. Planning and design phases of a commensal radar system in the FM broadcast band
CN110109094A (zh) 多接收站单频网外辐射源雷达机动目标的检测与跟踪方法
CN108828568A (zh) 一种运动单站的直接定位方法和系统
CN104820221B (zh) 多基合成孔径雷达的目标三维定位方法
CN107515396B (zh) 一种空间目标逆合成孔径雷达成像参数设计方法
CN106342246B (zh) 一种气象雷达地杂波抑制方法
CN103675808A (zh) 一种单脉冲雷达导引头的不可分辨多目标检测方法
CN113064160A (zh) 一种u型建筑布局下目标定位方法
CN103728608A (zh) 提高电离层双高斯模型中mimo-oth雷达检测性能的天线布置方法
CN106093891A (zh) 基于多普勒速度检验的雷达网抗密集距离假目标干扰方法
Tobias et al. Multitarget tracking using multiple bistatic range measurements with probability hypothesis densities
CN112666528B (zh) 一种基于卷积神经网络的多站雷达系统干扰鉴别方法
CN103675811B (zh) 基于阵列雷达的扩展动目标穿墙成像方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170215

Termination date: 20170603