CN107479044B - 基于点迹密度实时统计自适应航迹起始方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于点迹密度实时统计自适应航迹起始方法，通过实时统计空间点迹密度，对每一个原始一次点迹，自适应划定相关空域，统计在该空域内与该点相关的点迹数量。在航迹起始时，计算航迹所用到的所有点迹的平均点迹密度，根据实时统计结果和预设门限，确定航迹起始时刻，有效抑制虚假航迹。
Description
技术领域
本发明属于雷达数据处理领域，具体涉及一种基于点迹密度实时统计自适应航迹起始方法。
背景技术
当前在雷达数据领域，传统的航迹起始算法在虚警概率比较低(弱杂波背景下)的情况下，可以获得有效的起始目标航迹。而在强杂波背景下，传统的航迹起始算法的问题在于，其基于对每个航迹起点，利用确认区域中的每个量测对其进行扩展过程，从而分裂为多个候选目标航迹，在杂波密度大和目标数目较多的时候，这样会产生大量的虚假目标航迹。
基于以上问题，提出基于点迹密度实时统计自适应航迹起始技术。
经查，未见与此相关的技术公开。
发明内容
要解决的技术问题
针对传统的航迹起始算法带来的虚假航迹多的问题，本发明针对雷达装备对有效抑制虚假航迹的需求，为一部方位机械扫、俯仰相控、全固态脉冲多普勒雷达设计了针对强杂波背景下基于点密度实时统计自适应航迹起始的功能，使该雷达在各个工作模式下，能够在起始目标航迹的同时，有效抑制虚假航迹。
技术方案
一种基于点迹密度实时统计自适应航迹起始方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：接收雷达信号处理发送的点迹信息，所述的点迹信息为三维极坐标信息(R,A,E)；
步骤2：将点迹三维极坐标信息转换为直角坐标信息(X,Y,Z)；
步骤3：从雷达扫描的第一圈开始，记录当前扫描圈的所有点迹信息，即点迹位置信息(X0,Y0,Z0)，点迹圈数信息circum_Num，并对该点迹的点密度计数值置0；
步骤4：从扫描第二圈开始，对于接收到的新的点迹(X1,Y1,Z1)，除完成步骤1～3外，还要以新的点迹的位置为中心，计算上一圈的点迹和新的点迹的空间距离：
步骤5：判断dis是否小于预设的门限值，若dis＜门限值，则对当前圈新的点迹的点密度计数值加1；否则，不对当前圈新的点迹的点密度计数值做处理；
步骤6：由相邻圈且目标运动速度大于30m/s小于1000m/s的两个点迹，建立暂时航迹，该暂时航迹记录两个点迹的点迹密度计数值；
步骤7：当暂时航迹获取更新点迹时，在转为确认航迹之前，计算组成该暂时航迹的所有点迹的平均点迹密度计数值，设定三档计数门限，即最低档N≤5，中档5＜N≤10和最高档N＞10；
步骤8：计算航迹质量值：设置暂时航迹的起始质量为3，查找到符合条件的第下一个点迹时，根据新点迹与航迹预测位置的相关波门统计结果，分为三种情况：小波门相关成功，航迹质量加2分；中波门相关成功，航迹质量加1分；大波门相关成功，航迹质量加0分；
步骤9：对平均点迹密度计数值和航迹质量值进行判断：
对于最低档N≤5，当航迹质量值≥5时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断；
对于中档5＜N≤10，当航迹质量值≥7时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断；
对于最高档N＞10，当航迹质量值≥9时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断。
步骤5中所述的门限值＝1000×扫描周期。
有益效果
本发明提出的一种基于点迹密度实时统计自适应航迹起始方法，有益效果如下：
1)实时自动统计点迹密度，无需人工干预；
2)抑制强杂波背景下虚假航迹的产生。
附图说明
图1本发明数据处理流程图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明解决技术的方案：
步骤1：接收雷达信号处理发送的一次点迹；
步骤2：点迹信息为三维极坐标信息(R,A,E),按照顺时针方向将雷达扫描区域划分为若干个方位扇区(如64个)，根据点迹的方位信息A确定点迹所处的扇区。同时，点迹三维极坐标信息转换为直角坐标信息(X,Y,Z)；
步骤3：从雷达扫描的第一圈开始，记录当前扫描圈的所有点迹信息，即点迹所处的扇区信息，点迹位置信息(X0,Y0,Z0)，点迹圈数信息circum_Num，并对该点迹的点密度计数值置0；
步骤4：从扫描第二圈开始，对于接收到的新的点迹(X1,Y1,Z1)，除完成步骤1～3外，还要以新的点迹的位置为中心，计算上一圈的点迹和新的点迹的空间距离：
步骤5：判断dis是否小于预设的门限值，门限值＝1000×扫描周期。若dis＜门限值，则对当前圈新的点迹的点密度计数值加1。否则，不对当前圈新的点迹的点密度计数值做处理；
步骤6：由相邻圈且符合目标运动规律(目标运动速度大于30m/s小于1000m/s)的两个点迹，建立暂时航迹，该暂时航迹记录两个点迹的点迹密度计数值；
步骤7：当暂时航迹获取更新点迹时，在转为确认航迹之前，统计并计算组成该暂时航迹的所有点迹的平均点迹密度计数值和当前的航迹质量值。当计数值和航迹质量值符合预设门限时，将该暂时航迹转换为确认航迹并输出；若不符合预设门限，该暂时航迹不转为确认航迹，依然以暂时航迹的形式存在，等待下一个扫描周期再次处理。
参照图1，本技术实施方式如下：
雷达开始扫描时，以顺时针方式进行圆周扫描，并向空间辐射能量，同时接收回波信息。该雷达体制为方位机械扫、俯仰相控，针对方位周扫体制，雷达数据处理按照顺时针方向将雷达扫描区域(0～360度)等分为64个方位扇区。输入数据为信号处理的原始一次点迹信息，即点迹的距离、方位、和俯仰(R,A,E)三维信息。通过坐标变换，可获取点迹的直角坐标信息(X,Y,Z)。雷达数据处理接收并存储目标位置信息(极坐标和直角坐标)，根据点迹的方位信息，判断该点迹处于哪一个方位扇区并记录。同时，记录接收该点迹时雷达的扫描圈数信息，这样，点迹信息就包含了位置信息、方位扇区信息和扫描圈数信息。
对于雷达扫描第一圈接收到的原始点迹信息，该圈的点迹没有历史点迹与之比较，因此第一圈的原始点迹的点密度计数值设置为0；从第二圈开始，接收到的原始点迹除了记录位置信息、方位扇区信息和扫描圈数信息之外，要实时统计该点的点密度计数。具体方法就是对于接收到的新的点迹(X1,Y1,Z1)，以新的点迹的位置为中心，计算新的点迹和上一圈所有的点迹的空间距离：
其中，(X0,Y0,Z0)代表上一圈的点迹的直角坐标。判断dis是否小于预设的门限值，门限值＝1000×扫描周期。若dis＜门限值，则对当前圈新的点迹的点密度计数值加1。若上一圈有n个点迹都符合上述要求，则当前圈新的点迹的点密度计数值为n。对于所有当前圈新的点迹，都要做以上计算和判断。
正常情况下传统的做法是：数据处理查找符合运动规律的相邻两圈的两个点迹，建立一条暂时航迹；同时预测目标在下一圈的位置，在雷达下一圈扫描时，通过查找符合的点迹，将该暂时航迹转为确认航迹。这就是传统的航迹起始算法。在强杂波背景下，会产生大量的虚假目标航迹。本技术统计点密度计数值的目的，就是抛弃之前的传统做法，通过实时统计点迹密度合理起始航迹。
首先，做以下假设：
组成这一条暂时航迹的两个点的点密度计数值分别为N1和N2，当在下一圈的位置查找到符合条件的第三个点迹时，假设第三个点的点密度计数值为N3。不直接转为确认航迹，而是先做以下计算和判断：
计算组成这条航迹的三个点迹序列的平均点迹密度计数，设定三档计数门限，即最低档N≤5，中档5＜N≤10和最高档N＞10。判断该平均点密度计数值处于哪一档。之后，计算当前航迹的质量，航迹质量的计算方法如下：
暂时航迹的起始质量为3，查找到符合条件的下一个点迹时，根据新点迹与航迹预测位置的相关波门统计结果，分为三种情况：小波门相关成功，航迹质量加2分；中波门相关成功，航迹质量加1分；大波门相关成功，航迹质量加0分。
对于最低档N≤5，当航迹质量≥5时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断；
对于中档5＜N≤10，当航迹质量≥7时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断；
对于最高档N＞10，当航迹质量≥9时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断。
基于以上实施措施，可以有效减少强杂波区域虚假航迹的数量，提高目标正确起始的概率。
Claims (2)
1.一种基于点迹密度实时统计自适应航迹起始方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：接收雷达信号处理发送的点迹信息，所述的点迹信息为三维极坐标信息(R,A,E)；
步骤2：将点迹三维极坐标信息转换为直角坐标信息(X,Y,Z)；
步骤3：从雷达扫描的第一圈开始，记录当前扫描圈的所有点迹信息，即点迹位置信息(X0,Y0,Z0)，点迹圈数信息circum_Num，并对该点迹的点迹密度计数值置0；
步骤4：从扫描第二圈开始，对于接收到的新的点迹(X1,Y1,Z1)，除完成步骤1～3外，还要以新的点迹的位置为中心，计算上一圈的点迹和新的点迹的空间距离：
步骤5：判断dis是否小于预设的门限值，若dis<门限值，则对当前圈新的点迹的点迹密度计数值加1；否则，不对当前圈新的点迹的点迹密度计数值做处理；
步骤6：由相邻圈且目标运动速度大于30m/s小于1000m/s的两个点迹，建立暂时航迹，该暂时航迹记录两个点迹的点迹密度计数值；
步骤7：当暂时航迹获取更新点迹时，在转为确认航迹之前，计算组成该暂时航迹的所有点迹的平均点迹密度计数值，设定三档计数门限，即最低档N≤5，中档5<N≤10和最高档N>10；
步骤8：计算航迹质量值：设置暂时航迹的起始质量为3，查找到符合条件的下一个点迹时，根据新点迹与航迹预测位置的相关波门统计结果，分为三种情况：小波门相关成功，航迹质量加2分；中波门相关成功，航迹质量加1分；大波门相关成功，航迹质量加0分；
步骤9：对平均点迹密度计数值和航迹质量值进行判断：
对于最低档N≤5，当航迹质量值≥5时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断；
对于中档5<N≤10，当航迹质量值≥7时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断；
对于最高档N>10，当航迹质量值≥9时，将该暂时航迹转为确认航迹，完成确认航迹的建立；否则，保留该暂时航迹，等待下一圈重新计算和判断。
2.根据权利要求1所述的一种基于点迹密度实时统计自适应航迹起始方法，其特征在于步骤5中所述的门限值＝1000×扫描周期。
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