CN113835083A - 一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法 - Google Patents

一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法，包括以下步骤：(1)从当前数据报文解析提取出的方位角对应的方位扇区编号Nin与一次点迹凝聚的方位扇区编号Ncombine不相等，(2)一次点迹凝聚；(3)航迹与一次点迹预关联；(4)航迹更新；(5)建立新航迹；(6)更新滑动窗口中各处理扇区的编号；(7)重复步骤(1)‑(6)直到Ncombine与Nin相等；方位扇区采用队列实现，并且每个方位扇区中包含了一次点迹队列和航迹队列。本发明解决了传统数据处理方法可能存在扇区与扇区重复运算的风险，合理设计的滑窗结构也降低了一次点迹从添加到扇区到被航迹关联或起始为新航迹的延时，提升了系统的运算性能和实时性。

Description

一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法
技术领域
本发明属于雷达数据处理技术领域，具体涉及一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法。
背景技术
在传统的边扫描边跟踪雷达系统中，雷达数据处理子系统中一般包括点迹凝聚、点迹航迹关联、航迹滤波、航迹起始、航迹终止等处理。在采用计算机软件实现数据处理算法时，一般采用扇区的数据结构，即将探测空域划分为多个方位扇区，每个方位扇区覆盖一定的方位宽度，扇区与扇区之间互不相交。每个方位扇区中，一般存放有信号处理子系统检测得到的一次点迹队列和数据处理子系统处理后得到的航迹队列。
在点迹凝聚、点迹航迹关联等处理过程中，当前方位扇区一般不仅要在本扇区内进行相应处理，而且需要与相邻若干个扇区进行相应处理，确保每个点迹或航迹得到充分的凝聚或关联。在此过程中，传统的数据处理方法可能存在扇区与扇区重复运算的风险，进而影响系统的运算性能。
发明内容
针对传统的数据处理方法可能存在重复运算的问题，本发明提供了一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法，解决了传统的数据处理方法可能存在扇区与扇区重复运算的风险，提升了系统的运算性能，提升了系统的实时性。
在工作在边扫描边跟踪模式的雷达系统中，在采用计算机软件实现数据处理算法时，一般采用扇区的数据结构，即将探测空域划分为多个方位扇区，每个方位扇区覆盖一定的方位宽度，扇区与扇区之间互不相交。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法，采用扇区的数据结构，即将探测空域划分为多个方位扇区，每个方位扇区覆盖一定的方位宽度，扇区与扇区之间互不相交；
假设在雷达工作过程中，方位扇区共计N个，编号从0到N-1循环增加，记：
当前解析数据报文并添加一次点迹的方位扇区编号为Nin；
一次点迹凝聚的方位扇区编号为Ncombine；
航迹与一次点迹预关联的方位扇区编号为Npre；
航迹更新的方位扇区编号为Nupdate；
建立新航迹的方位扇区编号为Nstart；
一次点迹凝聚的相邻扇区数量为Wcombine；
航迹与一次点迹预关联的相邻扇区数量为Wpre；
滑窗的区间范围为从Nstart到Ncombine。
滑窗的雷达数据处理方法包括以下步骤：
(1)如果从当前数据报文解析提取出的方位角对应的方位扇区编号Nin与一次点迹凝聚的方位扇区编号Ncombine不相等，转(2)。
(2)一次点迹凝聚；先对扇区编号为Ncombine中的所有一次点迹进行凝聚，之后再将编号为Ncombine中的一次点迹与编号为Ncombine-Wcombine到Wcombine-1的方位扇区中的一次点迹进行凝聚；凝聚完成后，编号为Ncombine-Wcombine的方位扇区中的一次点迹已经完成跟本扇区及相邻Wcombine个扇区中的其他一次点迹的凝聚处理，可进行后续航迹与一次点迹的关联处理。
(3)航迹与一次点迹预关联；将编号为Npre-Wpre到Npre+Wpre中的所有航迹与编号为Npre的方位扇区中的所有一次点迹进行两两预关联；预关联完成后，编号为Npre-Wpre的方位扇区中的航迹已经完成与本扇区及相邻Wpre个扇区中所有一次点迹完成预关联，可进行后续的航迹更新处理。
(4)航迹更新；对编号为Nupdate的方位扇区中的所有航迹进行航迹更新；航迹更新完成后，编号为Nupdate-Wpre的方位扇区中的所有能跟本扇区及相邻Wpre个扇区中的航迹关联上的一次点迹已经全部更新至对应的航迹中，剩余的一次点迹在后续处理中不可能更新至航迹中，因此基于剩余的一次点迹建立新航迹。
(5)建立新航迹；将编号为Nstart中的未更新至航迹中的一次点迹建立为新航迹。
(6)更新滑动窗口中各处理扇区的编号，更新方法为：首先更新一次点迹凝聚的方位扇区编号，Ncombine＝Ncombine+1；然后更新航迹与一次点迹预关联的方位扇区编号，Npre＝Ncombine-Wcombine；之后更新航迹更新的方位扇区编号，Nupdate＝Npre-Wpre；最后更新建立新航迹的方位扇区编号，Nstart＝Nupdate-Wpre；转(1)。
(7)重复步骤(1)-(6)直到Ncombine与Nin相等。
进一步地，所述方位扇区采用队列实现，并且每个方位扇区中包含了一次点迹队列和航迹队列。
进一步地，扇区编号之间的加减运算采用循环相加，即：
x＝(x1+x2)％N
式中，x1为被加数；x2为加数；％表示取余运算；N为方位扇区的数量。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明不仅解决了传统的数据处理方法可能存在扇区与扇区重复运算的风险，提升了系统的运算性能；同时合理设计的滑窗结构也降低了一次点迹从添加到扇区到被航迹关联或起始为新航迹的延时，提升了系统的实时性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是方位扇区队列数据结构示意图；
图2是方位扇区滑窗实现示意图；
图3是方位扇区滑窗数据处理方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1-3所示，一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法，在工作边扫描边跟踪模式的雷达系统中，采用计算机软件实现数据处理算法时，一般采用扇区的数据结构，即将探测空域划分为多个方位扇区，每个方位扇区覆盖一定的方位宽度，扇区与扇区之间互不相交。其中，方位扇区的数据结构示意图如图1所示，方位扇区采用队列实现，并且每个方位扇区中包含了一次点迹队列和航迹队列。假设在雷达工作过程中，方位扇区共计N个，编号从0到N-1循环增加，记：
当前解析数据报文并添加一次点迹的方位扇区编号为Nin；
一次点迹凝聚的方位扇区编号为Ncombine；
航迹与一次点迹预关联的方位扇区编号为Npre；
航迹更新的方位扇区编号为Nupdate；
建立新航迹的方位扇区编号为Nstart；
一次点迹凝聚的相邻扇区数量为Wcombine；
航迹与一次点迹预关联的相邻扇区数量为Wpre；
滑窗的区间范围为从Nstart到Ncombine。
滑窗处理的实现示意图如图2所示，处理流程图如图3所示。
信号处理子系统一般通过数据报文的方式将方位、俯仰等系统状态及检测得到的疑似目标的一次点迹上报为数据处理子系统，因此本发明的核心是滑窗的雷达数据处理方法，包括以下步骤：
(1)如果从当前数据报文解析提取出的方位角对应的方位扇区编号Nin与一次点迹凝聚的方位扇区编号Ncombine不相等，转(2)。
(2)一次点迹凝聚；先对扇区编号为Ncombine中的所有一次点迹进行凝聚，之后再将编号为Ncombine中的一次点迹与编号为Ncombine-Wcombine到Ncombine-1的方位扇区中的一次点迹进行凝聚；凝聚完成后，编号为Wcombine-Wcombine的方位扇区中的一次点迹已经完成跟本扇区及相邻Wcombine个扇区中的其他一次点迹的凝聚处理，可进行后续航迹与一次点迹的关联处理。
(3)航迹与一次点迹预关联；将编号为Npre-Wpre到Npre+Wpre中的所有航迹与编号为Npre的方位扇区中的所有一次点迹进行两两预关联；预关联完成后，编号为Npre-Wpre的方位扇区中的航迹已经完成与本扇区及相邻Wpre个扇区中所有一次点迹完成预关联，可进行后续的航迹更新处理。
(4)航迹更新；对编号为Nupdate的方位扇区中的所有航迹进行航迹更新；航迹更新完成后，编号为Nupdate-Wpre的方位扇区中的所有能跟本扇区及相邻Wpre个扇区中的航迹关联上的一次点迹已经全部更新至对应的航迹中，剩余的一次点迹在后续处理中不可能更新至航迹中，因此基于剩余的一次点迹建立新航迹。
(5)建立新航迹；将编号为Nstart中的未更新至航迹中的一次点迹建立为新航迹。
(6)更新滑动窗口中各处理扇区的编号，更新方法为：首先更新一次点迹凝聚的方位扇区编号，Ncombine＝Ncombine+1；然后更新航迹与一次点迹预关联的方位扇区编号，Npre＝Ncombine-Wcombine；之后更新航迹更新的方位扇区编号，Nupdate＝Npre-Wpre；最后更新建立新航迹的方位扇区编号，Nstart＝Nupdate-Wpre；转(1)。
(7)重复步骤(1)-(6)直到Ncombine与Nin相等。
需要注意的是，扇区编号之间的加减运算采用循环相加，即：
x＝(x1+x2)％N
式中，x1为被加数；x2为加数；％表示取余运算；N为方位扇区的数量。
如图2所示，当前解析数据报文并添加一次点迹的方位扇区编号Nin＝20；一次点迹凝聚的相邻扇区数量Wcombine＝2；航迹与一次点迹预关联的相邻扇区数量Wpre＝2；一次点迹凝聚的方位扇区编号Ncombine＝19；航迹与一次点迹预关联的方位扇区编号Npre＝Ncombine-Wcombine＝17；航迹更新的方位扇区编号Nupdate＝Npre-Wpre＝15；建立新航迹的方位扇区编号Nstart＝Nupdate-Wpre＝13。此轮结束后，再次更新滑动窗口中的各处理扇区的编号：Ncombine＝Ncombine+1＝20；Npre＝Ncombine-Wcombine＝18；Nupdate＝Npre-Wpre＝16；Nstart＝Nupdate-Wpre＝14。此时，一次点迹凝聚扇区的编号与当前添加一次点迹的方位扇区编号一致，滑窗暂停。待数据报文中的方位角对应的方位扇区编号与一次点迹凝聚的方位扇区编号不相等时，滑窗处理会再次启动。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法，其特征在于：采用扇区的数据结构，即将探测空域划分为多个方位扇区，每个方位扇区覆盖一定的方位宽度，扇区与扇区之间互不相交；
假设在雷达工作过程中，方位扇区共计N个，编号从0到N-1循环增加，记：
当前解析数据报文并添加一次点迹的方位扇区编号为Nin；
一次点迹凝聚的方位扇区编号为Ncombine；
航迹与一次点迹预关联的方位扇区编号为Npre；
航迹更新的方位扇区编号为Nupdate；
建立新航迹的方位扇区编号为Nstart；
一次点迹凝聚的相邻扇区数量为Wcombine；
航迹与一次点迹预关联的相邻扇区数量为Wpre；
滑窗的区间范围为从Nstart到Ncombine；
滑窗的雷达数据处理方法包括以下步骤：
(1)如果从当前数据报文解析提取出的方位角对应的方位扇区编号Nin与一次点迹凝聚的方位扇区编号Ncombine不相等，转(2)；
(2)一次点迹凝聚；先对扇区编号为Ncombine中的所有一次点迹进行凝聚，之后再将编号为Ncombine中的一次点迹与编号为Ncombine-Wcombine到Ncombine-1的方位扇区中的一次点迹进行凝聚；凝聚完成后，编号为Ncombine-Wcombine的方位扇区中的一次点迹已经完成跟本扇区及相邻Wcombine个扇区中的其他一次点迹的凝聚处理，可进行后续航迹与一次点迹的关联处理；
(3)航迹与一次点迹预关联；将编号为Npre-Wpre到Npre+Wpre中的所有航迹与编号为Npre的方位扇区中的所有一次点迹进行两两预关联；预关联完成后，编号为Npre-Wpre的方位扇区中的航迹已经完成与本扇区及相邻Wpre个扇区中所有一次点迹完成预关联，可进行后续的航迹更新处理；
(4)航迹更新；对编号为Nupdate的方位扇区中的所有航迹进行航迹更新；航迹更新完成后，编号为Nupdate-Wpre的方位扇区中的所有能跟本扇区及相邻Wpre个扇区中的航迹关联上的一次点迹已经全部更新至对应的航迹中，剩余的一次点迹在后续处理中不可能更新至航迹中，因此基于剩余的一次点迹建立新航迹；
(5)建立新航迹；将编号为Nstart中的未更新至航迹中的一次点迹建立为新航迹；
(6)更新滑动窗口中各处理扇区的编号，更新方法为：首先更新一次点迹凝聚的方位扇区编号，Ncombine＝Ncombine+1；然后更新航迹与一次点迹预关联的方位扇区编号，Npre＝Ncombine-Wcombine；之后更新航迹更新的方位扇区编号，Nupdate＝Npre-Wpre；最后更新建立新航迹的方位扇区编号，Nstart＝Nupdate-Wpre；
(7)重复步骤(1)-(6)直到Ncombine与Nin相等。
2.如权利要求1所述的一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法，其特征在于：所述方位扇区采用队列实现，并且每个方位扇区中包含了一次点迹队列和航迹队列。
3.如权利要求1所述的一种基于扇区滑窗的雷达数据处理方法，其特征在于：所述扇区编号之间的加减运算采用循环相加，即：
x＝(x1+x2)％N
式中，x1为被加数；x2为加数；％表示取余运算；N为方位扇区的数量。
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