CN112835004A - 一种基于目标通道复制的航迹质量评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于目标通道复制的航迹质量评估系统，包括档案复制模块、资源调度模块、航迹关联模块、航迹滤波模块、质量评估模块和信息综合模块；所述资源调度模块接收目标通道复制指令，所述目标通道复制指令包括主目标的参数，所述主目标为被选择的目标，所述主目标的参数根据雷达自身的波形设计进行确定。本发明通过对主目标和复制目标的航迹质量评估，优先选取质量高的航迹进行上报，提高了输出空情的质量。

Description

一种基于目标通道复制的航迹质量评估系统

技术领域

本发明涉及雷达领域，具体涉及一种基于目标通道复制的航迹质量评估系统。

背景技术

雷达空情质量的高低受测量精度、跟踪稳定性等因素影响，本质上由雷达跟踪探测性能决定，而跟踪探测性能与雷达的工作频率、探测波形、跟踪数据率等都有一定关系。通常来说，雷达都会根据作战使用要求设计不同的探测方式。以情报雷达和制导雷达为例，情报雷达通常不以单个目标为作战对象，关注的重点是整个空域的空情态势，探测方式以TWS(边扫描边跟踪)搜索方式为主，为兼顾重点目标，设计了TAS(搜索加跟踪)跟踪方式，但对单个目标而言，航迹档案和跟踪通道都是唯一的，跟踪波形样式也采用固定模板样式，在遇到复杂电磁环境、复杂气象条件时，可能会因探测方式适应性不够，引起空情质量下降，严重时甚至会导致目标丢批；而制导雷达作为武器系统火力单元的核心组成，与情报雷达存在显著的差异，制导雷达更为关注的是要拦截的目标，对目标以TAS跟踪方式为主。制导与目标拦截需求，对雷达空情质量有更高的要求，需要在测量精度、跟踪的稳定性及可靠性方面做更细致的设计。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于目标通道复制的航迹质量评估系统，包括如下步骤：包括档案复制模块、资源调度模块、航迹关联模块、航迹滤波模块、质量评估模块和信息综合模块；

所述资源调度模块接收目标通道复制指令，所述目标通道复制指令包括主目标的参数，所述主目标为被选择的目标，所述主目标的参数根据雷达自身的波形设计进行确定；

所述资源调度模块根据雷达系统中的跟踪资源和目标通道复制指令的优先级判断是否进行目标复制，如果跟踪资源和目标通道复制指令的优先级满足条件，将目标通道复制指令发送给档案复制模块；如果跟踪资源或目标通道复制指令的优先级不满足条件，则将目标通道复制指令设置为无效指令后发送给档案复制模块；

所述档案复制模块根据从资源调度模块接收的目标通道复制指令判断是否执行目标通道复制操作，所述执行目标通道复制操作具体为将主目标的航迹档案复制一份，生成复制目标的航迹档案；复制目标的航迹档案包括新编的目标批号和主目标的航迹档案；每个主目标的复制目标为一个或多个；

所述档案复制模块将主目标和复制目标的航迹档案发送给资源调度模块；

所述资源调度模块根据主目标和复制目标的航迹档案、当前跟踪资源生成调度策略，根据调度策略停止或继续对当前目标的调度控制；

所述档案复制模块将主目标和复制目标的航迹档案发送给航迹关联模块，航迹关联模块将主目标的航迹档案、复制目标的航迹档案与雷达系统实时测量对应的的点迹进行关联，生成主目标的航迹关联信息和复制目标的航迹关联信息；

所述航迹关联模块将主目标和复制目标的航迹关联信息发送给航迹滤波模块进行滤波并发送给质量评估模块；

所述质量评估模块对滤波后的主目标和复制目标的航迹关联信息进行质量评估，得到质量评估结果；

所述质量评估模块将质量评估结果发送给信息综合模块，所述信息综合模块根据质量评估结果对滤波后的主目标和复制目标的航迹关联信息进行综合处理，输出航迹质量较高的综合航迹，并综合处理结果发送给资源调度模块；

资源调度模块根据综合处理结果和当前的跟踪资源进行调度控制。

进一步地，所述主目标的参数包括主目标的批号、跟踪频点、跟踪波形和处理参数；所述每个主目标和复制目标各自使用独立的时间资源、波束驻留、波形控制逻辑流程、探测信号和信号参数；所述调度控制包括跟踪、搜索、识别和抗干扰。

进一步地，所述航迹质量评估的具体计算公式为：

score＝(μ₁+μ₂+μ₃)μ₄μ₅

其中，score为质量评估结果，μ₁表示跟踪时长因素，具体计算公式为：

其中，t为跟踪时长，T为时间长度门限；

μ₂表示跟踪速度抖动因素，具体计算公式为：

其中，x为航速标准差，stdv为速度抖动门限；

μ₃表示跟踪似然函数因素，具体计算公式为：

μ₃＝temp×0.6

其中，LLR是对数似然比，d是统计距离，

是残差，T表示转置，P_D为检测概率，S为滤波新息协方差，M为测量维数，β为覆盖空域目标的先验密度；

μ₄表示信噪比因素，具体计算公式为：

其中，u表示信噪比，snr₀为信噪比门限；

μ₄表示航迹丢点因素，具体计算公式为：

其中，z为滑窗内更新点数。

进一步地，所述航迹质量较高的综合航迹的选择标准为，在目标信噪比和航迹质量都满足使用条件的基础上，综合航迹优先选择主目标的航迹，否则选择航迹质量最高的复制目标的航迹作为综合航迹。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)情报的连续性和可靠性得到提升

采用目标复制方式，提升了目标跟踪的鲁棒性，当主目标丢失的时候，复制目标可以替补为主目标，降低了单通道跟踪目标丢批导致的空情中断概率，保障了空情的连续可靠。特别是制导雷达，跟踪回路的稳定性与可靠性要求很高，采取目标通道复制方法后，可显著提高制导链的可靠性，保障目标拦截任务的成功率。

2)测量精度得到提升，航迹质量得到提高

通过对主目标和复制目标的航迹质量评估，优先选取质量高的航迹进行上报，提高了输出空情的质量。

3)试验的利用率得到提高，节约了经济成本和时间资源

为了获取工作频率、探测波形、跟踪数据率等对探测性能的影响，通常情况下都是设置不同的参数分时录取目标数据。不同时间下的探测环境、目标状态不会完全一致，不能精确的反应相关参数对探测性能的影响。特别是靶试等试验，试验条件比较稀少，不能同时获取不同参数下的探测数据。而采用目标通道复制方式，在一个试验科目中，通过对复制目标设置不同的探测方式，可以同时获取不同参数下的试验数据，便于分析不同参数设置下的系统性能，减少了检飞架次，节约了经济成本和时间资源。

附图说明

图1是本发明的模块示意图。

图2是本发明的通道复制的选项示意图。

图3是本发明的通道复制的参数填写示意图。

图4是目标运动轨迹示意图。

图5是航速标准差的分析图。

图6是跟踪似然函数因素的分析图。

图7是航迹质量评估结果图。

图8是进行目标通道复制后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

实施例1：

一种基于目标通道复制的航迹质量评估系统，如图1所示，所述系统包括档案复制模块、资源调度模块、航迹关联模块、航迹滤波模块、质量评估模块和信息综合模块；

所述资源调度模块接收目标通道复制指令，所述目标通道复制指令包括主目标的参数，所述主目标为被选择的目标，所述参数包括主目标的批号、跟踪频点、跟踪波形和处理参数等，具体参数可根据雷达自身的波形设计进行确定。雷达操作手选中重点跟踪目标(主目标)，进行目标通道复制的示意图如图2和3所示；目标通道复制只针对采用TAS方式跟踪的目标；

资源调度模块根据雷达系统中的跟踪资源和目标通道复制指令的优先级判断是否需要进行目标复制，如果跟踪资源和目标通道复制指令的优先级满足条件，则将目标通道复制指令发送给档案复制模块，由档案复制模块根据目标通道复制指令执行目标通道复制操作，即将主目标的航迹档案复制一份，生成复制目标的航迹档案；复制目标的航迹档案包括新编的目标批号和主目标的航迹档案(包括主目标的批号)；如果跟踪资源或目标通道复制指令的优先级不满足条件，则将目标通道复制指令设置为无效指令后发送给档案复制模块。每个主目标的复制目标为一个或多个。本实施例进行目标通道复制后的效果图如图8所示。

目标通道复制指令的优先级会影响资源调度的策略，如果复制任务优先级较低，为保证其他任务的运行，复制任务不会被安排。

所述档案复制模块将主目标和复制目标的航迹档案发送给资源调度模块；

所述资源调度模块根据主目标和复制目标的航迹档案、当前雷达系统的跟踪资源生成调度策略，根据调度策略停止或继续对当前目标的调度控制；所述调度控制包括跟踪、搜索、识别、抗干扰等。

具体的调度策略在系统设计时根据装备的需求进行统筹设计。

所述复制目标的参数的选择，可在目标通道复制指令中指定，也可采取模板设计的方式自动选择。执行过程中，也可根据质量评估模块的反馈结果进行自适应调整。

每个主目标和复制目标各自使用独立的时间资源、波束驻留、波形控制逻辑流程、探测信号和信号参数。

进行目标复制时，所述系统另外生成一套完整的航迹档案，可以将主目标和复制目标看成多个完全不同的对象，分别独立地进行跟踪处理。

所述档案复制模块将主目标和复制目标的航迹档案发送给航迹关联模块，航迹关联模块将主目标的航迹档案、复制目标的航迹档案与雷达系统实时测量对应的的点迹进行关联，生成主目标的航迹关联信息和复制目标的航迹关联信息。

航迹关联模块将航迹关联信息发送给航迹滤波模块进行滤波并发送给质量评估模块。

所述质量评估模块对滤波后的航迹关联信息进行质量评估，得到质量评估结果。

对同一目标采用多个跟踪回路进行跟踪时，内部航迹档案虽然有多条，但实际输出给上级系统的通常只能是一条。为了保证输出空情的质量，需要对主目标和复制通道目标进行航迹质量评估，优先选择质量高的航迹。

如何确定航迹质量，需要建立模型，对目标航迹质量进行定量打分，为后续资源调度及其它措施提供依据。由于航迹跟踪是由诸多因素共同作用的最终结果，必须考虑不同因素起的作用，且跟踪航迹与资源调度存在闭环反馈的耦合关系。

所述航迹质量评估的具体过程如下：

由于需要在线实时评估，航迹质量不能依赖于事后的真值。所述质量评估结果取决于航迹在跟踪过程中的稳定性、跟踪时间长度、点迹信噪比、航迹更新的似然比、航迹丢点等多个因素。

score＝(μ₁+μ₂+μ₃)μ₄μ₅

其中，score为质量评估结果，μ₁、μ₂和μ₃分别代表跟踪时长因素、跟踪速度抖动因素、跟踪似然函数因素。μ₁、μ₂和μ₃的权重和为1，为加性。μ₄和μ₅表示信噪比因素和航迹丢点因素，为乘性，以下分别阐述不同权重的设置。

a)跟踪时长因素

t为跟踪时长，T为时间长度门限。这里T通常指航迹稳定所需要的时间。

b)跟踪速度抖动因素

x为航速标准差，stdv为速度抖动门限。

c)跟踪似然函数因素

μ₃＝temp×0.6

其中，LLR是对数似然比，d是统计距离，

是残差，T表示转置，P_D为检测概率，S为滤波新息协方差，M为测量维数，β为覆盖空域目标的先验密度。

d)信噪比因素

其中，u表示信噪比，snr₀为信噪比门限。

e)航迹丢点因素

其中z为滑窗内更新点数，滑窗内最大更新点数等于滑窗长度，本实施例中滑窗长度取4。

所述质量评估模块将质量评估结果发送给信息综合模块，所述信息综合模块根据质量评估结果对主目标和复制目标的航迹信息进行综合处理，输出航迹质量较高的综合航迹，并综合处理结果发送给资源调度模块；资源调度模块根据更新的航迹档案和当前的跟踪资源进行调度控制，资源调度模块根据综合处理结果和当前的跟踪资源进行调度控制，调整跟踪参数。

主目标及其复制目标的运动轨迹示意如图4所示(图4中矩形框框出的部分为目标运动抖动部分，与图5-7对应)，图5和6为航速标准差的分析图和跟踪似然函数因素的分析图，图7为航迹质量评估结果图。分析结果表明：目标在机动段56500s和57700s速度标准差整体趋势也一致，打分结果能够反应航迹质量变化趋势。

在目标信噪比和航迹质量评估结果都满足使用条件的基础上，综合航迹的信息优先选择主目标的，当主目标航迹质量下降后，选择航迹质量最高的复制目标替补为主目标。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

1)情报的连续性和可靠性得到提升

采用目标复制方式，提升了目标跟踪的鲁棒性，当主目标丢失的时候，复制目标可以替补为主目标，降低了单通道跟踪目标丢批导致的空情中断概率，保障了空情的连续可靠。特别是制导雷达，跟踪回路的稳定性与可靠性要求很高，采取目标通道复制方法后，可显著提高制导链的可靠性，保障目标拦截任务的成功率。

2)测量精度得到提升，航迹质量得到提高

通过对主目标和复制目标的航迹质量评估，优先选取质量高的航迹进行上报，提高了输出空情的质量。

3)试验的利用率得到提高，节约了经济成本和时间资源

为了获取工作频率、探测波形、跟踪数据率等对探测性能的影响，通常情况下都是设置不同的参数分时录取目标数据。不同时间下的探测环境、目标状态不会完全一致，不能精确的反应相关参数对探测性能的影响，特别是靶试等试验，试验条件比较稀少，不能同时获取不同参数下的探测数据。而采用目标通道复制方式，在一个试验科目中，通过对复制目标设置不同的探测方式，可以同时获取不同参数下的试验数据，便于分析不同参数设置下的系统性能，减少了检飞架次，节约了经济成本和时间资源。

Claims (4)

1.一种基于目标通道复制的航迹质量评估系统，其特征在于，包括档案复制模块、资源调度模块、航迹关联模块、航迹滤波模块、质量评估模块和信息综合模块；

所述资源调度模块接收目标通道复制指令，所述目标通道复制指令包括主目标的参数，所述主目标为被选择的目标，所述主目标的参数根据雷达自身的波形设计进行确定；

所述资源调度模块根据雷达系统中的跟踪资源和目标通道复制指令的优先级判断是否进行目标复制，如果跟踪资源和目标通道复制指令的优先级满足条件，将目标通道复制指令发送给档案复制模块；如果跟踪资源或目标通道复制指令的优先级不满足条件，则将目标通道复制指令设置为无效指令后发送给档案复制模块；

所述档案复制模块根据从资源调度模块接收的目标通道复制指令判断是否执行目标通道复制操作，所述执行目标通道复制操作具体为将主目标的航迹档案复制一份，生成复制目标的航迹档案；复制目标的航迹档案包括新编的目标批号和主目标的航迹档案；每个主目标的复制目标为一个或多个；

所述档案复制模块将主目标和复制目标的航迹档案发送给资源调度模块；

所述资源调度模块根据主目标和复制目标的航迹档案、当前跟踪资源生成调度策略，根据调度策略停止或继续对当前目标的调度控制；

所述档案复制模块将主目标和复制目标的航迹档案发送给航迹关联模块，航迹关联模块将主目标的航迹档案、复制目标的航迹档案与雷达系统实时测量对应的的点迹进行关联，生成主目标的航迹关联信息和复制目标的航迹关联信息；

所述航迹关联模块将主目标和复制目标的航迹关联信息发送给航迹滤波模块进行滤波并发送给质量评估模块；

所述质量评估模块对滤波后的主目标和复制目标的航迹关联信息进行质量评估，得到质量评估结果；

所述质量评估模块将质量评估结果发送给信息综合模块，所述信息综合模块根据质量评估结果对滤波后的主目标和复制目标的航迹关联信息进行综合处理，输出航迹质量较高的综合航迹，并综合处理结果发送给资源调度模块；

资源调度模块根据综合处理结果和当前的跟踪资源进行调度控制。

2.根据权利要求1所述的基于目标通道复制的航迹质量评估系统，其特征在于，所述主目标的参数包括主目标的批号、跟踪频点、跟踪波形和处理参数；所述每个主目标和复制目标各自使用独立的时间资源、波束驻留、波形控制逻辑流程、探测信号和信号参数；所述调度控制包括跟踪、搜索、识别和抗干扰。

3.根据权利要求2所述的基于目标通道复制的航迹质量评估系统，其特征在于，所述航迹质量评估的具体计算公式为：

score＝(μ₁+μ₂+μ₃)μ₄μ₅

其中，score为质量评估结果，μ₁表示跟踪时长因素，具体计算公式为：

其中，t为跟踪时长，T为时间长度门限；

μ₂表示跟踪速度抖动因素，具体计算公式为：

其中，x为航速标准差，stdv为速度抖动门限；

μ₃表示跟踪似然函数因素，具体计算公式为：

μ₃＝temp×0.6

其中，LLR是对数似然比，d是统计距离，

是残差，T表示转置，P_D为检测概率，S为滤波新息协方差，M为测量维数，β为覆盖空域目标的先验密度；

μ₄表示信噪比因素，具体计算公式为：

其中，u表示信噪比，snr₀为信噪比门限；

μ₄表示航迹丢点因素，具体计算公式为：

其中，z为滑窗内更新点数。

4.根据权利要求3所述的基于目标通道复制的航迹质量评估系统，其特征在于，所述航迹质量较高的综合航迹的选择标准为，在目标信噪比和航迹质量都满足使用条件的基础上，综合航迹优先选择主目标的航迹，否则选择航迹质量最高的复制目标的航迹作为综合航迹。

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