CN108549057A - 一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法 - Google Patents
一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108549057A CN108549057A CN201711305190.8A CN201711305190A CN108549057A CN 108549057 A CN108549057 A CN 108549057A CN 201711305190 A CN201711305190 A CN 201711305190A CN 108549057 A CN108549057 A CN 108549057A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motion
- target
- state
- model
- radar
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title abstract description 11
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 24
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 abstract description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- 241000287196 Asthenes Species 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，所述雷达性能测试评估方法包括以下几个步骤：采集情报数据、建立运动模型、非线性拟合、求解运动方程与非线性拟合计算、数据整合对比。本发明克服现有雷达装备性能评估需第三方参与的局限性，实现单体自测自评的功能，提高雷达装备本身BIT功能，研究成果不仅可以用于雷达性能评估，还可以用于开发建立模型用于装备其他参数的性能评估。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理领域，特别是一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法。
背景技术
雷达测量精度是雷达的一项重要战技指标，一般情况下，为检验和评估一部雷达的探测精度和系统性能是否符合设计指标要求，目前普遍采用实测法进行试验。精度试验的基本方法是比较法，即利用军用飞机作为合作目标，按照一定的航路飞行，同时在军用飞机上加装差分GPS记录飞行航迹作为真值，被测雷达通过对目标进行连续的跟踪测量，再和差分GPS记录下的数据进行比较和统计，求出被测雷达的精度。
上述方法虽然比较成熟，但有一定的缺陷：
1）受到飞行调动和空中管制等因素限制；
2）投资大、费用高、实施难度大；
3）评定组织工作繁杂，观测周期长；
4）影响试验进度和部队训练任务；
5）不适合雷达交付部队和大修厂使用。
这些不足严重限制了它的广泛应用，同时也给我们提出了一个新的技术问题：能否寻找到一种简易有效的方法来检查和标校雷达，同时又容易被掌握和实施。
发明内容
基于此，针对上述问题，本发明提供一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，本发明克服现有雷达装备性能评估需第三方参与的局限性，实现单体自测自评的功能，提高雷达装备本身BIT功能，研究成果不仅可以用于雷达性能评估，还可以用于开发建立模型用于装备其他参数的性能评估。
本发明的技术方案是：
一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，所述雷达性能测试评估方法包括以下几个步骤：
采集情报数据：获取雷达装备数据中的距离、方位、高度和时间数据；
建立运动模型：设定雷达设备的位置为坐标原点，在时刻t，其相对于原点O的坐标为，在不考虑随机干扰的情况下，目标的n阶微分多项式运动模型为：
其中，表示目标在时刻的坐标，是运动目标的基本运动模型表达式；
非线性拟合：根据运动模型方程，求解出目标的实际运动点迹，通过运动点迹进行相关拟合从而得到非线性运动航迹模型，及目标的实际运动航迹，通过对非线性拟合方程的推估与计算，从而得出目标的实际理想航迹信息参数。
进一步的，在本发明中，设定目标在空中的运动状态包括匀速、匀加速和协调转弯三种类型。
进一步的，在本发明中，当运动状态为匀速类型时，建立的匀速模型为：
设目标的状态向量为，则目标运动的状态方程可表示为：
其中为离散型的状态转移矩阵，为噪声系数矩阵，是离散白噪声序列；
状态转移矩阵为：
噪声系数矩阵为：
。
进一步的，在本发明中，当运动状态为匀加速类型时，建立的匀加速模型为：
设目标的状态向量为，则目标运动的状态方程可表示为：
状态转移矩阵为：
式中
噪声系数矩阵为：
式中，，为采样时间。
进一步的，在本发明中，当运动状态为协调转弯类型时，建立的协调转弯模型为：
对于 已知的转弯运动，设目标的状态向量为 ，则目标运动的状态方程可表示为：
状态转移矩阵为：
式中：
噪声系数矩阵为：
式中，，为运动角速度，若表示左转弯，表示右转弯，表示匀速直线运动。
本发明的有益效果是：
（1）可有效解决雷达装备日常维护情况下对装备性能评估手段缺乏问题，实现基于雷达装备本身情报数据的性能评估；
（2）在同一时刻对多组雷达情报数据进行非线性运动方程进行计算融合，得到雷达误差的最优估计值，该最优估计值远远优于雷达自身误差精度；
（3）克服现有雷达装备性能评估需第三方参与的局限性，实现单体自测自评的功能，提高雷达装备本身BIT功能，研究成果不仅可以用于雷达性能评估，还可以用于开发建立模型用于装备其他参数的性能评估。
附图说明
图1为本发明的距离拟合仿真的图；
图2为本发明方位角拟合仿真的图；
图3为本发明俯仰角拟合仿真的图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例：
一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，请参阅附图1-附图3所示，所述雷达性能测试评估方法包括以下几个步骤：
采集情报数据：获取雷达装备数据中的距离、方位、高度和时间数据；
建立运动模型：设定雷达设备的位置为坐标原点，在时刻t，其相对于原点O的坐标为，在不考虑随机干扰的情况下，目标的n阶微分多项式运动模型为：
其中，表示目标在时刻的坐标，是运动目标的基本运动模型表达式；
非线性拟合：根据运动模型方程，求解出目标的实际运动点迹，通过运动点迹进行相关拟合从而得到非线性运动航迹模型，及目标的实际运动航迹，通过对非线性拟合方程的推估与计算，从而得出目标的实际理想航迹信息参数。
无需第三方数据的雷达性能测试评估方法首先提取雷达装备上报数据中的距离、方位、高度、时间等探测数据，在结合雷达装备的自身系统差和定位数据，通过求解误差计算方程实现距离、方位、高度等准备主要参数的评估。
由于在非战时情况下雷达装备在日常训练和测试时都是采用跟踪搜索民航航班为假定目标，通过民航目标的相关信息进行训练测试，由于民航航班在日常正常飞行的情况下其航线、航向是相对固定，民航航班的航速相对稳定或是匀加速状态，在一定的距离以内可以假设民航目标运动状态保持稳定不变。因此可以采用雷达跟踪民航目标得到情报数据，由雷达装备自身情报数据进行性能评估的新技术----无需第三方数据的雷达性能测试评估技术。
通过对情报数据进行非线性数据拟合并建立目标运动模型以及基于目标运动模型的目标运动状态变换方程。通过相关推导建立离散采样情况下的目标运动状态转移方程，求解目标运动状态转移方程获得雷达装备的相关效能参数，从而达到对雷达装备的性能评估。
相关模型方程建立过程如下：
假设雷达装备位于坐标原点。在笛卡尔坐标系中，对于三维空间运动的目标，在时刻t，其相对于原点O的坐标为。在不考虑随机干扰的情况下，目标的n阶微分多项式运动模型为：
(公式1)
其中，表示目标在时刻的坐标，；该表达式是运动目标的基本运动模型表达式，以此为基础，进行发散思考，对运动目标的运动状态分为三大类：匀速、匀加速、协调转弯三种情况，通过对这三种情况进行分析处理计算出运动目标的运动参数，从而拟合出目标的理想运动轨迹（非线性轨迹）。
因民航航班在实际飞行过程中运动状态相对稳定，基本可以分为三大类匀速、匀加速、协调转弯三类情况，所以民航目标的整体运动轨迹是非线性的，根据运动目标的运动类型不同分别建立运动目标模型方程如下：
（1）匀速模型
匀速模型适用于目标做匀速运动，设目标的状态向量为，则目标运动的状态方程可表示为：
（公式2）
其中为离散型的状态转移矩阵，为噪声系数矩阵，是离散白噪声序列。
状态转移矩阵为：
（公式3）
噪声系数矩阵为：
（公式4）
（2）匀加速模型
匀加速模型适用于目标做匀加速运动，设目标的状态向量为，则目标运动的状态方程可表示为：
（公式5）
状态转移矩阵为：
（公式6）
式中
（公式7）
噪声系数矩阵为：
（公式8）
式中， ， 为采样时间。
（3）协调转弯模型
协调转弯模型适用于目标做角速度恒定的转弯运动，对于已知的转弯运动，设目标的状态向量为，则目标运动的状态方程可表示为：
（公式9）
状态转移矩阵为：
（公式10）
式中
（公式11）
噪声系数矩阵为：
（公式12）
式中，，为运动角速度。若表示左转弯，表示右转弯，表示匀速直线运动。
依据相关运动模型方程，求解出民航目标的实际运动点迹，通过运动点迹进行相关拟合从而得到非线性运动航迹模型，及民航目标的实际运动航迹，通过对非线性拟合方程的推估与计算，从而得出民航目标的实际理想航迹信息参数，通过拟合数据与实际情报数据的比对计算出雷达装备的性能参数指标情况。
本发明成果可有效解决雷达装备日常维护情况下对装备性能评估手段缺乏问题，实现基于雷达装备本身情报数据的性能评估。在模拟运动目标距离误差为100米的情况下，距离均方根误差小于2米，方位均方根误差小于0.05度，俯仰角均方根误差小于0.02度。该性能远远优于雷达自身误差精度。
无需第三方数据的雷达性能测试评估技术，可以实现无需第三方数据的情况下对自身装备性能进行测试评估，大大提高雷达装备日常维护的效能和雷达探测数据的精准度，可以有效缓解雷达装备性能指标测试手段的缺乏问题，同时也便于推广应用至其他相关装备的数据分析处理与目标预跟踪上。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，其特征在于，所述雷达性能测试评估方法包括以下几个步骤：
采集情报数据：获取雷达装备数据中的距离、方位、高度和时间数据；
建立运动模型：设定雷达设备的位置为坐标原点，在时刻t，其相对于原点O的坐标为(xt，yt，zt)，在不考虑随机干扰的情况下，目标的n阶微分多项式运动模型为：
其中，(x0，y0，z0)：表示目标在t0时刻的坐标，是运动目标的基本运动模型表达式；
非线性拟合：根据运动模型方程，求解出目标的实际运动点迹，通过运动点迹进行相关拟合从而得到非线性运动航迹模型，及目标的实际运动航迹，通过对非线性拟合方程的推估与计算，从而得出目标的实际理想航迹信息参数。
2.根据权利要求1所述一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，其特征在于，设定目标在空中的运动状态包括匀速、匀加速和协调转弯三种类型。
3.根据权利要求1或2所述一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，其特征在于，当运动状态为匀速类型时，建立的匀速模型为：
设目标的状态向量为则目标运动的状态方程可表示为：
xk+1＝Fkxk+Gkwk
其中Fk为离散型的状态转移矩阵，Gk为噪声系数矩阵，wk是离散白噪声序列；
状态转移矩阵为：
噪声系数矩阵Gk为：
4.根据权利要求1或2所述一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，其特征在于，
当运动状态为匀加速类型时，建立的匀加速模型为：
设目标的状态向量为则目标运动的状态方程可表示为：
xk+1＝Fkxk+Gkwk
状态转移矩阵为：
式中
噪声系数矩阵Gk为：
式中，T为采样时间。
5.根据权利要求1或2所述一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法，其特征在于，
当运动状态为协调转弯类型时，建立的协调转弯模型为：
对于已知的转弯运动，设目标的状态向量为，则目标运动的状态方程可表示为：
xk+1＝Fkxk+Gkwk
状态转移矩阵为：
式中：
噪声系数矩阵Gk为：
式中，ω为运动角速度，若ω＞0表示左转弯，ω＜0表示右转弯，ω＝0表示匀速直线运动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711305190.8A CN108549057A (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711305190.8A CN108549057A (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108549057A true CN108549057A (zh) | 2018-09-18 |
Family
ID=63515675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711305190.8A Withdrawn CN108549057A (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108549057A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109917341A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-06-21 | 森思泰克河北科技有限公司 | 雷达运动目标跟踪性能测试方法、终端设备及存储介质 |
| CN109959904A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-02 | 合肥戎科信息技术开发有限公司 | 无需第三方数据的雷达性能测试方法 |
-
2017
- 2017-12-11 CN CN201711305190.8A patent/CN108549057A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109917341A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-06-21 | 森思泰克河北科技有限公司 | 雷达运动目标跟踪性能测试方法、终端设备及存储介质 |
| CN109959904A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-02 | 合肥戎科信息技术开发有限公司 | 无需第三方数据的雷达性能测试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106646450B (zh) | 基于距离分步聚类的雷达航迹抗差关联方法 | |
| CN106772290B (zh) | 一种全极化双基地雷达目标动态回波模拟方法 | |
| CN109212475B (zh) | 基于方位角和俯仰角信息的双机无源定位方法 | |
| CN102607639A (zh) | 基于bp神经网络的大攻角飞行状态下大气数据测量方法 | |
| CN106446422A (zh) | 一种基于对数似然估计的无源定位跟踪新方法 | |
| CN110081905B (zh) | 一种基于单站光电经纬仪的光波大气折射误差计算方法 | |
| CN104898104A (zh) | 基于欧氏距离均值聚类的目标联合定位方法 | |
| CN110297284A (zh) | 一种基于三维大气电场仪的雷暴云移动路径跟踪方法 | |
| CN108917755B (zh) | 一种成像导引头视线角零位误差估计方法及装置 | |
| CN103926569B (zh) | 三坐标雷达网基于交叉定位点关联的集中式与分布式压制干扰鉴别方法 | |
| CN110738275A (zh) | 基于ut-phd的多传感器序贯融合跟踪方法 | |
| CN106990447A (zh) | 一种基于重力矢量及其梯度张量的多运动目标体监测方法 | |
| CN108549057A (zh) | 一种无需第三方数据的雷达性能测试评估方法 | |
| CN110779512B (zh) | 一种测控设备精度鉴定飞行试验航线规划方法 | |
| CN109471192A (zh) | 一种全自动重力测试仪高精度动态数据处理方法 | |
| CN110646792B (zh) | 一种基于观察哨数字望远镜的雷达搜索窗口设置方法 | |
| CN110221245B (zh) | 联合估计目标位置和非视距误差的鲁棒tdoa定位方法 | |
| CN106323335B (zh) | 一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪及其测评方法 | |
| CN113281826A (zh) | 基于多经纬仪的三维风场反演方法、装置、设备和介质 | |
| CN109959904A (zh) | 无需第三方数据的雷达性能测试方法 | |
| CN104457756B (zh) | 一种基于双机测距的海面物体定位方法 | |
| CN114722695A (zh) | 一种基于无量纲输入输出神经网络的fads解算系统及方法 | |
| Xiong et al. | Gravity gradient aided position approach based on EKF and NN | |
| CN114675276B (zh) | 一种空间目标雷达轨道改进方法及装置 | |
| CN113932809B (zh) | 基于智能粒子滤波的室内无人靶车定位方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180918 |