CN114035171A - 一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，包括：步骤1：通过目标航迹的历史信息，得到目标的预测信息；根据预测信息和疑似目标信息，按照三角模型得到疑似点到预测点间的距离，并判断疑似点是否有效；步骤2：根据目标当前点信息对疑似点目标做多级信息关联；步骤3：根据前一级处理情况，将余下的目标信息和所有的真实航迹的预测信息，做扩大范围的关联；最后将所有未被关联选取的目标信息建立为新的航迹；本发明可以极大的增强航迹的稳定性，使得航迹能够完整的呈现，有利于对目标的持续追踪，提升防范能力，且由于本算法是实时算法，可实现对目标的实时跟踪。

Description

一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法。

背景技术

相控阵体制雷达同一般机械扫描雷达相比，有以下优点：1)电子扫描灵活、快速，可实现边扫边跟的工作模式；2)相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，用于分别执行不同的功能，从而大大提升系统的机动能力；3)反应时间短，数据率高；4)可靠性高。相控阵雷达的部署，可以有效提升核电站等要害部门对海对空的防御能力，增强安全防护等级。

然而，目前的航迹处理一般是根据目标的距离、方位、速度、能量，逐层筛选，最后在所有符合条件的点信息中，选能量最大者。由于无法做到精准关联，为了避免某个探测点信息被重复使用，导致航迹关联混乱，所以在某个探测点被某条航迹关联成功后，其他航迹将不再和其关联。这种方法，在杂波较少时，能够满足应用，而一旦目标附近出现杂波及杂波较大时，真实的目标点极容易被虚警航迹关联而导致真实航迹中断、不连续。如何能够增强航迹的稳定性，使得航迹能够完整的呈现，有利于对目标的持续追踪，提升防范能力，进而实现对目标的实时跟踪，一直是相控阵体制雷达发展的方向。

发明内容

本发明实施例提供了一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，包括以下步骤：

步骤1：通过目标航迹的历史信息，预测目标的信息；根据预测信息和疑似目标信息，按照三角模型得到疑似点到预测点间的距离变化量，并判断是否有效；

步骤2：根据目标当前点信息对疑似点目标做多级信息关联；

步骤3：根据前一级处理情况，将余下的疑似目标信息和所有的真实航迹的预测信息，做扩大范围的关联；最后将所有未被关联选取的目标信息建立为新的航迹。

优选的，所述步骤1又包括以下步骤：

步骤1-1：根据历史航迹信息，对距离和方位做线性趋势平滑预测，得到预测点的距离和方位；

步骤1-2：根据三角模型得到疑似点到预测点间的距离；

式(1)中，ΔR为距离变化量，R为距离，α为方位角；步骤1-3：遍历完所有的疑似点目标，挑选符合条件ΔR＜r1的点，其中，r1为距离变化量门限，在所有符合条件的疑似点中，选择能量最大的点作为最终用有效点存入目标航迹中。

优选的，所述步骤2又包括以下步骤：

步骤2-1：根据目标航迹中的当前点信息和疑似点目标信息，在方位角变化量Δα∈(0，α1)，距离变化量ΔR∈(0，R1)，能量E_N∈(E1，E2)范围内查找所有信息；

步骤2-2：在所有符合条件的疑似点中，挑选E_N＝max{E₁,E₂,…}(能量最大)作为最终有效点；

步骤2-3：根据步骤2-2的结果，做以下逻辑判断：i、如果得到符合条件的点信息数量>＝1，则选取能量最大的点信息存入目标航迹中；ii、如果没有符合条件的点信息，则扩大查找范围门限，转入下一级查找，门限修改如下：

r2＝k₂*R_Th (2)

式(2)中，r2为距离变化量门限，k2为调整系数，RTh为理论距离门限。

优选的，所述步骤3又包括以下步骤：

步骤3-1：根据历史航迹信息，对距离和方位做线性趋势平滑预测，得到预测点的距离和方位信息；

步骤3-2：根据三角模型得到疑似点到预测点间的距离；

步骤3-3：遍历完所有的疑似点目标，挑选符合条件ΔR＜r2的点，r2为距离变化量门限，在所有这些符合条件的疑似点信息中，选择能量最大的点作为最终用有效点存入目标航迹中；若无符合条件的点，则判定该航迹丢失目标点；若存在有未被航迹关联到的疑似目标点，则新建航迹，且该疑似点信息作为新建航迹的第一个点保存。

优选的，所述历史航迹信息包括至少三个点的航迹信息。

优选的，所述预测目标的信息包括距离R、方位角度α、速度V。

本发明的有益效果是：

1.本发明可以极大的增强航迹的稳定性，使得航迹能够完整的呈现，有利于对目标的持续追踪，提升防范能力，且由于本算法是实时算法，可实现对目标的实时跟踪。

2.本发明可以有效降低雷达虚警，提升雷达的跟踪性能，该方法可以适用于所有海面目标航迹的处理，当雷达扫描频率较高时，也适用于飞行速度较高的空中目标的探测。

附图说明

图1是一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法的处理流程图；

图2是未使用被发明时的航迹图；

图3是使用本发明得到的航迹图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

实施例

结合图1处理流程图，分为如下处理步骤：

步骤1：通过目标航迹的历史信息，根据线性预测得到目标的距离和方位信息；并使用三角关系得到疑似目标点到预测点的距离ΔR；在一定的距离门限内(ΔR<r1)挑选疑似点目标信息；

步骤2：根据目标当前点信息对疑似点目标做多级信息关联；

步骤3：根据前一级处理情况，将余下的目标信息和所有的真实航迹的预测信息，做扩大范围的关联；最后将所有未被关联选取的目标信息建立为新的航迹。

其中，步骤1中获取目标航迹预测信息：

步骤1-1：根据历史航迹信息(至少3个点的航迹信息)，对距离和方位做线性趋势平滑预测，得到预测点的距离和方位信息；这一步要求航迹历史信息里至少要有3个点；通过历史信息，根据线性趋势预测，得到距离和方位预测信息如下：

式中a1,b1,a2,b2为调整系数，可根据实际数据调整，这里分别取a1＝0.6,b1＝0.4,a2＝0.6,b2＝0.4，在本算法的实际使用中，对于方位角和距离的预测，使用上述模型即可得到良好的效果。

步骤1-2：根据三角模型,计算预测点到疑似目标点的距离；

在ΔR＜r1＝k₁*R_th((k₁＝0.5)内挑选所有满足该式的疑似点目标信息，其中，R_th为理论距离门限，由探测的最大目标速度Vmax和搜索周期T决定：R_th＝V_max*T；

步骤1-3：遍历完所有的疑似点目标信息，在符合条件的疑似点目标信息中，挑选能量最大的点信息，作为最终选中的点，加入目标航迹中。

而步骤2中，根据目标当前点信息对疑似点目标做多级信息关联：

步骤2-1：根据前级处理结果，如果没有查找到满足条件的点信息，需要按照方位角、距离、速度进行多级匹配关联；如当前目标信息为：D_info＝{R，α，V，E...}T,疑似目标点信息为：D_N＝{R_N，α_N，V_N，E_N...}^T，在方位角变化量Δα∈(0，α1)，距离变化量ΔR∈(0，R1)，速度变化量ΔV∈(0，1*Vmax),能量E_N∈(E1，E2)范围内查找所有信息；

其中，方位角变化量上限

距离变化量上限R1＝V_max*T；

速度变化量上限：1倍的探测速度最大值；

能量E_N的下限E1和上限E2需要根据实际测试情况确定；

步骤2-2：根据2-1的条件查找有效信息，挑选有效点信息中E_N＝max{E₁,E₂,…}(能量最大)作为最终有效点，存入目标真实航迹中；

步骤2-3：根据步骤2-2的结果，做以下逻辑判断：1)如果得到符合条件的点信息数量>＝1，则选取能量最大的点信息；2)如果没有符合条件的点信息，则扩大查找范围门限r2＝k₂*R_Th(k₂为调整系数，且k₂>k₁)。

而步骤3中，根据预测信息对疑似点目标做扩大选取的信息关联：

该步骤与步骤1相似。但距离调整系数变大。分解步骤如下：

步骤3-1：根据历史航迹信息(至少3个点的航迹信息)，对距离和方位做线性趋势平滑预测，得到预测点的距离和方位信息；这一步要求航迹历史信息里至少要有3个点；通过历史信息，根据线性趋势预测，得到距离和方位预测信息如下：

式中a1,b1,a2,b2为调整系数，可根据实际数据调整，这里分别取

a1＝0.6,b1＝0.4,a2＝0.6,b2＝0.4，在本算法的实际使用中，对于方位角和距离的预测，使用上述模型即可得到良好的效果；

步骤3-2：根据三角模型,计算预测点到疑似目标点的距离；

在△R<r2＝k2*Rth(k2＝0.8)内挑选所有满足该式的疑似点目标信息，其中，Rth理论距离门限需要根据探测的最大目标速度和搜索周期决定：

R_th＝V_max*T；

步骤3-3：遍历完所有的疑似点目标信息，在符合条件的疑似点目标信息中，挑选能量最大的点信息，作为最终选中的点，加入目标航迹中；若无符合条件的点信息，则判定该航迹丢失目标点；若存在有未被航迹关联到的疑似目标点信息，则新建航迹，且该疑似点信息作为新建航迹的第一个点保存。

本实施例算法处理中：首先，以上各步骤的一些调整系数由雷达的实际设计指标决定，在使用本实施例算法时，需要充分考虑到这点；其次，在以上3个步骤中，步骤1作为关键步骤，其优先级最高，步骤2作为基础，大部分情况下，是步骤2在起作用，步骤3作为有效的补充处理。

综上所述，本发明一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，可以极大的增强航迹的稳定性，使得航迹能够完整的呈现，有利于对目标的持续追踪，提升防范能力，且由于本算法是实时算法，可实现对目标的实时跟踪；因此本发明拥有广泛的应用前景。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过目标航迹的历史信息，预测目标的信息；根据预测信息和疑似目标信息，按照三角模型得到疑似点到预测点间的距离变化量，并判断是否有效；

步骤2：根据目标当前点信息对疑似点目标做多级信息关联；

步骤3：根据前一级处理情况，将余下的疑似目标信息和所有的真实航迹的预测信息，做扩大范围的关联；最后将所有未被关联选取的目标信息建立为新的航迹。

2.根据权利要求1所述的一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，其特征在于，所述步骤1又包括以下步骤：

步骤1-1：根据历史航迹信息，对距离和方位做线性趋势平滑预测，得到预测点的距离和方位；

步骤1-2：根据三角模型得到疑似点到预测点间的距离；

式(1)中，ΔR为距离变化量，R为距离，α为方位角；步骤1-3：遍历完所有的疑似点目标，挑选符合条件ΔR＜r1的点，其中，r1为距离变化量门限，在所有符合条件的疑似点中，选择能量最大的点作为最终有效点存入目标航迹中。

3.根据权利要求1所述的一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，其特征在于，所述步骤2又包括以下步骤：

步骤2-1：根据目标航迹中的当前点信息和疑似点目标信息，在方位角变化量Δα∈(0，α1)，距离变化量ΔR∈(0，R1)，能量EN∈(E1，E2)范围内查找所有信息；

步骤2-2：在所有符合条件的疑似点中，挑选E_N＝max{E₁,E₂,…}(能量最大)作为最终有效点；

步骤2-3：根据步骤2-2的结果，做以下逻辑判断：i、如果得到符合条件的点信息数量>＝1，则选取能量最大的点信息存入目标航迹中；ii、如果没有符合条件的点信息，则扩大查找范围门限，转入下一级查找，门限修改如下：

r2＝k₂*R_Th (2)

式(2)中，r2为距离变化量门限，k₂为调整系数，R_Th为理论距离门限。

4.根据权利要求1所述的一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，其特征在于，所述步骤3又包括以下步骤：

步骤3-1：根据历史航迹信息，对距离和方位做线性趋势平滑预测，得到预测点的距离和方位信息；

步骤3-2：根据三角模型得到疑似点到预测点间的距离；

步骤3-3：遍历完所有的疑似点目标，挑选符合条件ΔR＜r2的点，r2为距离变化量门限，在所有这些符合条件的疑似点信息中，选择能量最大的点作为最终用有效点存入目标航迹中；若无符合条件的点，则判定该航迹丢失目标点；若存在有未被航迹关联到的疑似目标点，则新建航迹，且该疑似点信息作为新建航迹的第一个点保存。

5.根据权利要求1所述的一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，其特征在于，所述历史航迹信息包括至少三个点的航迹信息。

6.根据权利要求1所述的一种相控阵体制核电站安防雷达目标航迹处理实时算法，其特征在于，所述预测目标的信息包括距离R、方位角度α、速度V。

Images