CN105699943A - 飞机雷达信息解析与处理方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机雷达信息解析与处理方法，包括如下步骤：(1)雷达信息接收；(2)进行雷达信息格式解析与处理，解调出模式号信息和具体参数信息；(3)如果步骤(2)中存在跟踪目标的模式号信息，那么提取该模式号的步骤(2)中的具体参数信息到信息缓存列表中，并按雷达扫描频率更新相关数据；(4)如果步骤(2)中跟踪目标的模式号信息有异常，那么取前10点数据信息进行历史趋势预判处理，补充更新数据；如果不满足预判处理，那么给出数据不连续的指令；(5)解调合格的数据信息进行站心坐标转换和控制协议处理引导转台捕获目标。本发明能够对雷达探测信息进行全面解析、提取和处理，实现对空中目标的初始图像捕捉。与现有技术相比具有快捷、方便、减轻了操作人员的搜索难度。

Description

飞机雷达信息解析与处理方法

技术领域

本发明涉及一种飞机雷达信息解析与处理方法，属于计算机信息处理技术领域。

背景技术

若想正确捕获空中飞机图像信息，单独靠手动和守株待兔的方法很不可靠、很被动的。

利用机场现有的资源，通过雷达对空间目标信息的获取，提供的大量数据信息，应用计算机信息处理技术，对这些信息进行进一步解析、处理和提取，是捕获空中目标最优的方法。如何提取和应用这些信息，是计算机信息处理领域的重要研究方向。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种飞机雷达信息解析与处理方法；该方法利用先进的信息接收、处理方法、高精度算法、站心坐标转换、大地坐标系转换、接口协议处理等方法实现了雷达和转台信息的解析与处理，进行目标的雷达引导跟踪。

本发明是通过下述技术方案实现的：

飞机雷达信息解析与处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)雷达信息接收；

(2)进行雷达信息格式解析与处理，解调出模式号信息和具体参数信息；

(3)如果步骤(2)中存在跟踪目标的模式号信息，那么提取该模式号的步骤(2)中的具体参数信息到信息缓存列表中，并按雷达扫描频率更新相关数据；

(4)如果步骤(2)中跟踪目标的模式号信息有异常，例如：有跳点或丢失点，那么取前10点数据信息进行历史趋势预判处理，补充更新数据；如果不满足预判处理，那么给出数据不连续的指令；

(5)解调合格的数据信息进行站心坐标转换和控制协议处理引导转台捕获目标。

所述的步骤(5)中，站心坐标的转换采用如下公式；

公式(1)：

“空间直角坐标系”到“站心直角坐标系”的转换：

x＝Xsin(w)cos(j)+Ysin(w)sin(j)-Zcos(w)+(n-m)sin(w)cos(w)；

y＝Ycos(j)-Xsin(j)；

z＝Zsin(w)+(Xcos(j)+Ysin(j))cos(w)-nsin(2w)-mcos(2w)；

公式(2)：

“站心直角坐标系”到“站心局部直角坐标系”的转换公式：

$Y=\sqrt{x_0^2+y_0^2}\cos (r-\mathrm{\θ});$

$X=\sqrt{x_0^2+y_0^2}\sin (r-\mathrm{\θ});$

Z＝z₀

式中：r＝arctan(y₀/x₀)；

θ：为坐标旋转角度，本案为本地真北与磁北的夹角；

公式(3)

“站心极坐标系(γ，ε，φ)"到“站心局部直角坐标系(x，y，z)，的转换：

x＝γcos(φ)cos(ε)；

y＝γsin(φ)cos(ε)；

z＝γsin(ε)；

利用公式(1)、(2)、(3)，将雷达显示目标的数据Pn(X,Y，Z)转换为转台站心直角坐标表示方式Pn(x₀,y₀,z₀)；根据三角函数公式，计算数据点Pn与站心局部坐标系“xy"平面的夹角，即水平角；设数据点Pn与“xy"平面的投影点为P点，根据三角函数公式，计算得到P与X轴的夹角(方位角)。

本发明的有益效果：本发明方法利用先进的信息接收、处理方法、高精度算法、站心坐标转换、大地坐标系转换、接口协议处理等方法，实现了雷达和转台信息的解析与处理。能够对雷达探测信息进行全面解析、提取和处理，实现对空中目标的初始图像捕捉。与现有技术相比具有快捷、方便、减轻了操作人员的搜索难度。

附图说明

图1是雷达信息引接方法流程图。

图2是雷达信息处理原理图。

图3是“空间直角坐标系”到“站心直角坐标系”的转换示意图。

图4是“站心直角坐标系”到“站心局部直角坐标系”的转换示意图。

具体实施方法

本发明方法实现的理论依据及工作原理：

(一)实现方法

服务器程序采集传输并转化雷达信号至服务器，进行解码雷达信息解析处理用于引导转台捕获监视对象；实现方法如下：

a)通过TCP模式提供服务器端口，并监听来自控制台的指令；

b)收到控制台发送的模式号列表索取指令时，向控制台发送雷达视距内的目标模式号列表；

c)根据控制台发送的曰标信息索取指令时，向控制台发送所需的目标信息(包括目标经纬度、高度、速度等)；

d)收到控制台发送的目标即时信息索取指令时，向控制台发送通过插值计算得到的即时目标信息，这些信息用于控制台在计算控制速度的参考量。

在接收到本场二次雷达发送的数据时，服务器软件可以连接到数据库，将每个数据保存到数据库中，保存的数据应只包含接收的原始数据。服务器软件在解算目标信息之后，实时显示该目标的各参数值。

控制台软件主要实现对转台、镜头的控制，以及视频采集记录，并可根据服务器提供的目标信息，计算转台姿态，使镜头指向目标。

雷达引导模式需要与服务器软件配合使用。实现方法如下：

a)控制台成功连接到服务器之后，向服务器索取目标列表；

b)在列表内选取要跟踪的目标，向服务器索取该目标的具体信息；

e)收到目标的具体信息后，调整转台、镜头的位置，指向该目标；

由于雷达存在近距盲区和全向周期较r长的特点，应用雷达引导模式只能使镜头对向目标的大致方位，无法实现精确定位，因此在目标进入视场后要对其进行图像跟踪或手动控制。

(二)信息解析与处理系统工作原理

雷达信息传输为串口数据形式，为了保证多路实时无错包使用，需将RS232接口分出两路，一路RS232接口供原设备使用，另一路信号转化成光纤接口，通过光纤将雷达信号传输至服务器和控制台。雷达信息接收的方法如附图1所示。

雷达信息解析与处理系统是对接收信息通过计算机编程、计算、转换、分析、处理等技术方法实现，如附图2所示。根据跟踪目标提供需要的参数信息，如飞机模式号、坐标、姿态、高度等信息。其中涉及数据信息索引提取、坐标转换计算等编程计算。

基于上述理论依据及工作原理，本发明信息解析与处理系统及方法，包括如下步骤：

(1)雷达信息接收；

(2)进行雷达信息格式解析与处理，解调出模式号信息和具体参数信息；

(3)如果步骤(2)中存在跟踪目标的模式号信息，那么提取该模式号下的步骤(2)中的具体参数信息到信息缓存列表中，并按雷达扫描频率更新相关数据；

(4)如果步骤(2)中跟踪目标的模式号信息有异常(有跳点或丢失点)，那么取前10点数据信息进行历史趋势预判处理，补充更新数据；如果不满足预判处理，那么给出数据不连续的指令；

(5)解调合格的数据信息进行站心坐标转换和控制协议处理引导转台捕获目标。

其中步骤(2)读取雷达信息，进行雷达信息格式解析与处理，以时间标签为排序原则，解调出雷达扫描所有目标的模式号、经度、纬度、海高、距离、角度等参数信息，形成数据库；

其中步骤(3)如果步骤(2)中存在跟踪目标的模式号信息，那么提取该模式号下的具体参数信息到信息缓存列表中，并按雷达扫描频率更新相关数据；

其中步骤(4)如果步骤(2)中跟踪目标的模式号信息有异常(有跳点或丢失点)，那么取前10点数据信息进行历史趋势预判处理，补充更新数据；如果不满足预判处理，那么给出数据不连续的指令；

其中步骤(5)站心坐标的转换采用如下公式；

公式(1)：“空间直角坐标系”到“站心直角坐标系”的转换，如图3所示：

x＝Xsin(w)cos(j)+Ysin(w)sin(j)-Zcos(w)+(n-m)sin(w)cos(w)

y＝Ycos(j)-Xsin(j)

z＝Zsin(w)+(Xcos(j)+Ysin(j))cos(w)-nsin(2w)-mcos(2w)

公式(2)：“站心直角坐标系(x₀,y₀,z₀)”到“站心局部直角坐标系(x，y，z)”的转换，由坐标定义可知，“站心局部直角坐标系”可在“站心直角坐标系”的基础上经简单旋转即可获得，如图4所示。

“站心直角坐标系”到“站心局部直角坐标系”的转换公式：

$Y=\sqrt{x_0^2+y_0^2}\cos (r-\mathrm{\θ})$

$X=\sqrt{x_0^2+y_0^2}\sin (r-\mathrm{\θ})$

Z＝z₀式中：r＝arctan(y₀/x₀)；

θ：为坐标旋转角度，本案为本地真北与磁北的夹角。公式(3)：“站心极坐标系(γ，ε，φ)"到“站心局部直角举标系(x，y，z)，，的转换

x＝γcos(φ)cos(ε)

y＝γsin(φ)cos(ε)

z＝γsin(ε)

利用公式(1)、(2)、(3)，将雷达显示目标的数据Pn(X,Y，Z)转换为转台站心直角坐标表示方式Pn(x₀,y₀,z₀)；数据相对站心局部坐标系的值如图4所示，根据三角函数公式，计算数据点Pn与站心局部坐标系“xy”平面的夹角(水平角)；设数据点Pn与“xy”平面的投影点为P点，根据三角函数公式，计算P与X轴的夹角(方位角)等。

所述步骤(5)中控制协议处理如下：数据格式：1位起始位、8位数据、1位停止位，无效验位。

(1)该协议中所有数值都为十六进制数；

(2)同步字节始终为FFH；

(3)地址码为摄像机的逻辑地址号，地址范围：OOH–FFH；

(4)指令码表示不同的动作；

(5)数据码1、2分别表示水平、垂直方向速度(00-3FH)，FFH表示“turbo”速度；

(6)校验码＝MOD[(字节2+字节3+字节4+字节5+字节6)/1OOH]。

能够对雷达探测信息进行全面解析、提取和处理，实现对空中目标的初始图像捕捉。与现有技术相比具有快捷、方便、减轻了操作人员搜索难度。

Claims (2)

1.飞机雷达信息解析与处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)雷达信息接收；

(2)进行雷达信息格式解析与处理，解调出模式号信息和具体参数信息；

(3)如果步骤(2)中存在跟踪目标的模式号信息，那么提取该模式号的步骤(2)中的具体参数信息到信息缓存列表中，并按雷达扫描频率更新相关数据；

(4)如果步骤(2)中跟踪目标的模式号信息有异常，例如：有跳点或丢失点，那么取前10点数据信息进行历史趋势预判处理，补充更新数据；如果不满足预判处理，那么给出数据不连续的指令；

(5)解调合格的数据信息进行站心坐标转换和控制协议处理引导转台捕获目标。

2.根据权利要求1所述的飞机雷达信息解析与处理方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，站心坐标的转换采用如下公式；

公式(1)：

“空间直角坐标系”到“站心直角坐标系”的转换：

x＝Xsin(w)cos(j)+Ysin(w)sin(j)-Zcos(w)+(n-m)sin(w)cos(w)；

y＝Ycos(j)-Xsin(j)；

z＝Zsin(w)+(Xcos(j)+Ysin(j))cos(w)-nsin(2w)-mcos(2w)；

公式(2)：

“站心直角坐标系”到“站心局部直角坐标系”的转换公式：

$Y=\sqrt{X_0^2+y_0^2}\cos (r-\mathrm{\θ});$

$X=\sqrt{X_0^2+y_0^2}\sin (r-\mathrm{\θ});$

Z＝z₀；

式中：r＝arctan(y₀/x₀)；

θ：为坐标旋转角度，本案为本地真北与磁北的夹角；

公式(3)

“站心极坐标系(γ，ε，φ)"到“站心局部直角坐标系(x，y，z)，的转换：

x＝γcos(φ)cos(ε)；

y＝γsin(φ)cos(ε)；

z＝γsin(ε)；

利用公式(1)、(2)、(3)，将雷达显示目标的数据Pn(X,Y，Z)转换为转台站心直角坐标表示方式Pn(x₀,y₀,z₀)；根据三角函数公式，计算数据点Pn与站心局部坐标系“xy"平面的夹角，即水平角；设数据点Pn与“xy"平面的投影点为P点，根据三角函数公式，计算得到P与X轴的夹角。