CN106990400B - 一种基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法 - Google Patents

一种基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法，依次根据目标处理激活时间准则、相邻两次应答信号幅度波动相关准则、符号位修定准则和相等幅度值剔除准则对目标的原始数据进行层层筛选或修定，再由目标的原始数据的符号位信息，对方位脉冲计数进行加减方位偏移量，得到修正方位；将多次应答的修正方位求均值得到二次雷达点迹方位。在不增加硬件成本的前提下，大大提高了空中目标受多种干扰影响的检测能力，在复杂的电磁波环境中，该方法利用多重判断准则，可以实时、准确地判定探测目标原始数据是否真实合理，并根据真实性对目标原始数据进行筛选、归一化调整后凝聚，提高了探测目标的数据质量，增强了目标监视系统的可靠性及稳定性。

Description

一种基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法
技术领域
本发明涉及空管二次雷达目标测角领域，特别是涉及一种基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法。
背景技术
随着航空流量的迅速增加，尤其在机场，重要航路、航线等区域的飞行目标密度加大，军/民航空中交通管制系统面临的任务重，尤其是系统吞吐量、对目标探测、跟踪的精度的性能指标要求越来越高；传统的军/民航空中交通管制系统在后端数据处理中对目标探测、跟踪精度不高，造成了对目标距离、高度和方位的解算出现偏差等现象，会影响航迹处理的效果，有时候甚至无法完成建航或者断航等。
传统的二次雷达方位测角处理方法由每次应答信号获知和幅度与差幅度值得到和减差幅度值，通过和减差的幅度值查询OBA表，得到本次应答方位偏移量；再由符号位信息，对方位计数进行加减方位偏移量，从而得到修正方位；将多次应答的修正方位求均值从而得到二次雷达点迹方位。
修正方位 = 方位计数 ± 方位偏移量
然而，在实际应用中，因接收前端处理因素，会存在以下问题：
远距离目标的应答符号位不精准；
应答信号和通道幅度或差通道幅度采样偶尔会有凹陷或者突刺。
当出现符号位不精准或通道幅度采样异常时，修正方位就会出现较大的误差，从而求出均值也会出现较大的偏差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高可靠性的，能够提高探测目标的数据质量，增强目标监视系统的可靠性及稳定性的，基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法，具体方法步骤为：
步骤一、实时接收并保存每个询问周期探测目标的原始数据，并判断目标的原始数据是否满足目标处理激活时间准则，如果否，则将不满足的目标视为潜在目标，继续保存与收集其应答数据；如果是，则进入下一步；
步骤二、由目标的原始数据获知和差幅度值，通过所述和差幅度值计算每次询问周期的幅度波动，对目标的所有原始数据进行筛选；对筛选后的原始数据作为目标的有效原始数据，进入下一步；
步骤三、寻找目标下所有有效原始数据中和差幅度差值的最大值，根据符号位修定准则重新改每个有效原始数据中的符号位，并进入下一步；
步骤四、按照和差幅度值上升与下降趋势相关准则对原始数据中幅度值上升态部分和下降态部分分别进行有效性数据筛选：对不满足和差幅度值上升与下降趋势相关准则的原始数据视为非正常原始数据剔除，反之，则视为正常原始数据留用；
步骤五、寻找目标的正常原始数据中和差幅度差值的最大值，并根据相等幅度值剔除准则分别对上升态与下降态中和差幅度差值相等的目标原始数据进行剔除；
步骤六、由目标的原始数据的符号位信息，对方位脉冲计数进行加减方位偏移量，得到修正方位；将多次应答的修正方位求均值得到二次雷达点迹方位；
步骤一中，所述目标处理激活时间准则为：当前时间与空中某一目标的原始数据中最后一次收到的应答数据的时间差，大于等于目标处理激活时间；
所述目标激活时间为接收目标的原始数据的装备平台的天线转动一个扇区所需要的时间；
步骤二中，对目标的所有原始数据进行筛选的具体方法为：判断目标下所有的原始数据中，是否有原始数据不满足相邻两次应答信号幅度波动相关准则，并将不满足的原始数据作为非有效数据剔除；
相邻两次应答信号幅度波动相关准则为：目标的连续两次原始数据中，和幅度值与差幅度值的差值小于等于所设定的幅度波动门限值；
所述幅度波动门限值AmpCorrGate = A + AcpDeltValue / B* C，其中，AcpDeltValue为连续两次目标原始数据中方位计数脉冲差值，A为连续两次应答数据的和差幅度差值设置门限，B为连续两次应答数据的方位脉冲差值设置门限，C为A/2；
步骤三中，所述符号位修定准则为：在目标的所有有效原始数据中，和差幅度差最大值的左边符号位修定为正，和差幅度差最大值的右边符号位修定为负，和差幅度值差值的最大值位置符号修定为负；
步骤四中，所述和差幅度值上升与下降趋势相关准则为：在上升态中，和差幅度值差值最大值的左边所有目标原始数据中，和差幅度值的差值为依次递增特性；在下降态中，和差幅度值差值最大值的右边所有目标原始数据中的和差幅度差值为依次递减特性；
步骤五中，所述相等幅度值剔除准则为：在上升趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除其中一个原始数据；在下降趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除其中一个原始数据。
在所述步骤四中，设定不具备依次递增或递减特性的累计次数阈值，在上升趋势中，若目标的当前原始数据和差幅度值的差值与目标的其他原始数据和差幅度值的差值相比，不具备依次递增特性的累计次数大于等于所设定的不具备依次递增特性的累计次数阈值，则视目标的当前原始数据为非正常数据进行剔除；在下降趋势中，若目标的当前原始数据和差幅度值的差值与目标的其他原始数据和差幅度值的差值相比，不具备依次递减特性的累计次数大于等于所设定的不具备依次递减特性的累计次数阈值，则应视目标的当前原始数据为非正常原始数据进行剔除。
在所述步骤五中，所述相等幅度值剔除准则为：在上升趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除距和差幅度值差值的最大值位置近的原始数据；在下降趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除距和差幅度值差值的最大值位置远的原始数据。
所述步骤六中，所述符号位信息为根据所述符号位修定准则重新改后的符号位信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在不增加硬件成本的前提下，大大提高了空中目标受多种干扰影响的检测能力，在复杂的电磁波环境中，该方法利用多重判断准则，可以实时、准确地判定探测目标原始数据是否真实合理，并根据真实性对目标原始数据进行筛选、归一化调整后凝聚，提高了探测目标的数据质量，增强了目标监视系统的可靠性及稳定性。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的上升、下降趋势递增与递减示意图。
图2为现有技术未应用本发明方法的点迹效果图。
图3和图4为应用了本发明方法的点迹效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
具体实施例1，一种基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法，具体方法步骤为：
步骤一、实时接收并保存每个询问周期探测目标的原始数据，并判断目标的原始数据是否满足目标处理激活时间准则，如果否，则将不满足的目标视为潜在目标，继续保存与收集其应答数据；如果是，则进入下一步，从而对满足目标处理激活时间准则的目标的原始数据进行筛选；
步骤二、由目标的原始数据获知和差幅度值，通过所述和差幅度值计算每次询问周期的幅度波动，对目标的所有原始数据进行筛选；对筛选后的原始数据作为目标的有效原始数据，进入下一步，从而实现对有效原始数据的符号位的修定；
步骤三、寻找目标下所有有效原始数据中和差幅度差值的最大值，根据符号位修定准则重新改每个有效原始数据中的符号位，并进入下一步，从而对符号位修定后的原始数据进行进一步筛选；
步骤四、按照和差幅度值上升与下降趋势相关准则对原始数据中幅度值上升态部分和下降态部分分别进行有效性数据筛选：对不满足和差幅度值上升与下降趋势相关准则的原始数据视为非正常原始数据剔除，反之，则视为正常原始数据留用；对留用的正常原始数据，进入下一步，实现进一步的筛选；
步骤五、寻找目标的正常原始数据中和差幅度差值的最大值，并根据相等幅度值剔除准则分别对上升态与下降态中和差幅度差值相等的目标原始数据进行剔除；对剔除后剩下的原始数据，进入下一步处理过程；
步骤六、由目标的原始数据的符号位信息，对方位脉冲计数进行加减方位偏移量，得到修正方位；将多次应答的修正方位求均值得到二次雷达点迹方位。
步骤一中，所述目标处理激活时间准则为：当前时间与空中某一目标的原始数据中最后一次收到的应答数据的时间差，大于等于目标处理激活时间。
所述目标激活时间为接收目标的原始数据的装备平台的天线转动一个扇区所需要的时间。目标处理激活时间源设置依据则主要取决于以下两个部分：第一部分，装备平台天线转动一周所需的时间，若设备安装于相控阵雷达则询问周期是指景命令调度一圈的时间，一般情况下天线转速为10秒/转，即装备平台天线转动一周所需的时间为10秒；第二部分，扇区划分数，即天线覆盖方位（360度）所划分的若干等份数，每一等份则为一扇区，一般工程应用中按11.25度为一个扇区，即共划分32个扇区。若按上述情况实例化两个部分数据，则可知目标处理激活时间为11.25 / 360 *10 = 312.5毫秒。
步骤二中，对目标的所有原始数据进行筛选的具体方法为：判断目标下所有的原始数据中，是否有原始数据不满足相邻两次应答信号幅度波动相关准则，并将不满足的原始数据作为非有效数据剔除。
相邻两次应答信号幅度波动相关准则为：目标的连续两次原始数据中，和幅度值与差幅度值的差值小于等于所设定的幅度波动门限值。
所述幅度波动门限值AmpCorrGate = A + AcpDeltValue / B* C，其中，AcpDeltValue为连续两次目标原始数据中方位计数脉冲差值，A为连续两次应答数据的和差幅度差值设置门限，B为连续两次应答数据的方位脉冲差值设置门限，C为A/2。其中，A和B的值，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整（如转台方位脉冲的位数、接收机性能等）。
步骤三中，所述符号位修定准则为：在目标的所有有效原始数据中，和差幅度差最大值的左边符号位修定为正，和差幅度差最大值的右边符号位修定为负，和差幅度值差值的最大值位置符号修定为负。在二次雷达幅度单脉冲技术领域以及工程实施中符号位主要用于对每次目标应答方位值的修正，即当符号位为正时，目标原始数据的方位脉冲值应加上方位偏差值（专业术语为:OBA值），反之为负时，目标原始数据的方位脉冲值应减去方位偏差值。
如图1所示，步骤四中，所述和差幅度值上升与下降趋势相关准则为：在上升态中，和差幅度值差值最大值的左边所有目标原始数据中，和差幅度值的差值为依次递增特性，即和差幅度值差值最大值的左边所有目标原始数据中，距和差幅度差值的最大值位置越远，目标原始数据其和差幅度差值越小，反之越大；在下降态中，和差幅度值差值最大值的右边所有目标原始数据中的和差幅度差值为依次递减特性，即和差幅度值差值最大值的右边所有目标原始数据中，距和差幅度差值的最大值位置越远，目标原始数据其和差幅度差值越大，反之越小。
步骤五中，所述相等幅度值剔除准则为：在上升趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除其中一个原始数据；在下降趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除其中一个原始数据。
步骤六中，与传统的二次雷达方位均值相同，具体实施方法为：由每次目标原始数据中获知和幅度与差幅度值得到和减差幅度值，通过和减差的幅度值查询OBA表，得到本次应答方位偏移量；再由符号位信息，对方位计数进行加减方位偏移量，从而得到修正方位；将多次应答的修正方位求均值从而得到二次雷达点迹方位。将上述过程浓缩后可用两个公式来表征，即，第一个：获取每次目标应答的修正方位，修正方位 ＝ 方位脉冲计数 ± 方位偏移量。第二个：方位均值法获取点迹方位，点迹方位 ＝ SUM( 修正方位1,…, 修正方位N ) / N；N表示某一目标原始有效数据的样本数，为大于等于1的自然数。
在本具体实施例中，该方法是使用高速实时处理的嵌入式PowerPC模块作为硬件平台，通过单脉冲译码软件对每个询问周期探测到的目标原始数据进行一系列的相关处理后（如剔除、排序检查以及符号位调整等），对真实存在的目标原始数据进行凝聚，最终将其形成高精度、可靠性高的目标点迹数据。本发明方案是申请人经过多年的探索及工程实践总结而成的，是一种全新的高精度测角技术，在军事侦察、雷达监视等领域中有着广泛需求。如图2到图4所示，与现有技术相比，在不增加硬件成本的前提下，大大提高了空中目标受多种干扰影响的检测能力，在复杂的电磁波环境中，该方法利用多重判断准则，可以实时、准确地判定探测目标原始数据是否真实合理，并根据真实性对目标原始数据进行筛选、归一化调整后凝聚，提高了探测目标的数据质量，增强了目标监视系统的可靠性及稳定性。
具体实施例2
在具体实施例1的基础上，A=12，B=40，C=A/2=6。
具体实施例3
在所述步骤四中，设定不具备依次递增或递减特性的累计次数阈值，在上升趋势中，若目标的当前原始数据和差幅度值的差值与目标的其他原始数据和差幅度值的差值相比，不具备依次递增特性的累计次数大于等于所设定的不具备依次递增特性的累计次数阈值，则视目标的当前原始数据为非正常数据进行剔除；在下降趋势中，若目标的当前原始数据和差幅度值的差值与目标的其他原始数据和差幅度值的差值相比，不具备依次递减特性的累计次数大于等于所设定的不具备依次递减特性的累计次数阈值，则应视目标的当前原始数据为非正常原始数据进行剔除。
根据步骤四中和差幅度值上升与下降趋势相关准则所表征的特性，若目标的当前原始数据中存在不具备本步骤描述特性的数据该如何处理就变得十分关键，针对该问题，经多次工程实践论证、分析以及验证后探寻并制定了一个合理的、准确的剔除非正常数据的方法，该方法设定了不具备依次递增或递减特性的累计次数阈值，能自动、实时、高效的对当前不具备本步骤描述特性的目标的原始数据作出判断，并根据其判断结果最终实现对非正常数据的剔除。
具体实施例4
在具体实施例3的基础上，设定不具备依次递增特性的累计次数阈值为2，设定不具备依次递减特性的累计次数阈值为2。
具体实施例5
在所述步骤五中，所述相等幅度值剔除准则为：在上升趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除距和差幅度值差值的最大值位置近的原始数据；在下降趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除距和差幅度值差值的最大值位置远的原始数据。
具体实施例6
在具体实施例1到5之一的基础上，所述步骤六中，所述符号位信息为根据所述符号位修定准则重新改后的符号位信息。

Claims (3)

1.一种基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法，具体方法步骤为：
步骤一、实时接收并保存每个询问周期探测目标的原始数据，并判断目标的原始数据是否满足目标处理激活时间准则，如果否，则将不满足的目标视为潜在目标，继续保存与收集其应答数据；如果是，则进入下一步；
步骤二、由目标的原始数据获知和差幅度值，通过所述和差幅度值计算每次询问周期的幅度波动，对目标的所有原始数据进行筛选；对筛选后的原始数据作为目标的有效原始数据，进入下一步；
步骤三、寻找目标下所有有效原始数据中和差幅度差值的最大值，根据符号位修定准则重新改每个有效原始数据中的符号位，并进入下一步；
步骤四、按照和差幅度值上升与下降趋势相关准则对原始数据中幅度值上升趋势部分和下降趋势部分分别进行有效性数据筛选：对不满足和差幅度值上升与下降趋势相关准则的原始数据视为非正常原始数据剔除，反之，则视为正常原始数据留用；
步骤五、寻找目标的正常原始数据中和差幅度差值的最大值，并根据相等幅度值剔除准则分别对上升趋势与下降趋势中和差幅度差值相等的目标原始数据进行剔除；
步骤六、由目标的原始数据的符号位信息，对方位脉冲计数进行加减方位偏移量，得到修正方位；将多次应答的修正方位求均值得到二次雷达点迹方位；
步骤一中，所述目标处理激活时间准则为：当前时间与空中某一目标的原始数据中最后一次收到的应答数据的时间差，大于等于目标处理激活时间；
所述目标处理激活时间为接收目标的原始数据的装备平台的天线转动一个扇区所需要的时间；
步骤二中，对目标的所有原始数据进行筛选的具体方法为：判断目标下所有的原始数据中，是否有原始数据不满足相邻两次应答信号幅度波动相关准则，并将不满足的原始数据作为非有效数据剔除；
相邻两次应答信号幅度波动相关准则为：目标的连续两次原始数据中，和幅度值与差幅度值的差值小于等于所设定的幅度波动门限值；
所述幅度波动门限值AmpCorrGate＝A+AcpDeltValue/B*C，其中，AcpDeltValue为连续两次目标原始数据中方位计数脉冲差值，A为连续两次应答数据的和差幅度差值设置门限，B为连续两次应答数据的方位脉冲差值设置门限，C为A/2；
步骤三中，所述符号位修定准则为：在目标的所有有效原始数据中，和差幅度差最大值的左边符号位修定为正，和差幅度差最大值的右边符号位修定为负，和差幅度值差值的最大值位置符号修定为负；
步骤四中，所述和差幅度值上升与下降趋势相关准则为：在上升趋势中，和差幅度值差值最大值的左边所有目标原始数据中，和差幅度值的差值为依次递增特性；在下降趋势中，和差幅度值差值最大值的右边所有目标原始数据中的和差幅度差值为依次递减特性；
步骤五中，所述相等幅度值剔除准则为：在上升趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除其中一个原始数据；在下降趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除其中一个原始数据。
2.根据权利要求1所述的基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法，在所述步骤四中，设定不具备依次递增或递减特性的累计次数阈值，在上升趋势中，若目标的当前原始数据和差幅度值的差值与目标的其他原始数据和差幅度值的差值相比，不具备依次递增特性的累计次数大于等于所设定的不具备依次递增特性的累计次数阈值，则视目标的当前原始数据为非正常数据进行剔除；在下降趋势中，若目标的当前原始数据和差幅度值的差值与目标的其他原始数据和差幅度值的差值相比，不具备依次递减特性的累计次数大于等于所设定的不具备依次递减特性的累计次数阈值，则应视目标的当前原始数据为非正常原始数据进行剔除。
3.根据权利要求1所述的基于幅度单脉冲的高精度测角技术实现方法，在所述步骤五中，所述相等幅度值剔除准则为：在上升趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除距和差幅度值差值的最大值位置近的原始数据；在下降趋势中，若出现目标的两个原始数据和差幅度值的差值相等，则剔除距和差幅度值差值的最大值位置远的原始数据。
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