CN104064057B - 图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的实现方法 - Google Patents

Abstract

一种图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的实现方法，步骤包括：(1)当在远距离时雷达接收到目标数据，解调出目标的位置信息，驱动图像跟踪***，对准目标；(2)将目标拖至屏幕有效区域，采集视频图像信息进行图像跟踪测量，完善指挥引导地图；(3)在对图像跟踪测量的同时，应用同轴激光测距仪辅助测距判定，解调精确的目标位置信息；(4)经过对雷达探测目标参数、外推数据图像和跟踪测量数据进行数据精度校验、判别处理，用鉴别后的高精度数据替换指挥引导地图的驱动数据；(5)利用优化后的二次雷达信号引导飞机监控引导跟踪***更精确地对准目标，扩展飞机监控引导跟踪***的作用距离。本发明可以实现近场飞行中目标伪航迹的鉴别和处理，实现补盲。

Description

图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的实现方法

技术领域

本发明涉及图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的技术方法，适用于指挥引导地图中航迹处理和数据精度算法的研究，属于机场雷达数据融合处理相关技术领域。

背景技术

由于雷达自身特点、架设环境干扰和传输等原因，使雷达近空区域有伪航迹、假目标和进近测量精度等不足的问题，伪航迹的鉴别和处理较难，严重影响了指挥性能分析。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种适用于图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的技术方法。

该方法应用飞机自动跟踪***的图像跟踪测量数据与雷达测量数据，进行互补融合应用，完善了指挥引导地图，弥补了雷达近空区域伪航迹、假目标和进近测量精度等不足之处，极大提升了指挥性能分析的手段。

本发明目的是通过下述技术方案实现的：

图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的实现方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)当在远距离时雷达接收到目标数据，解调出目标的位置信息，驱动图像跟踪***，对准目标；

(2)将目标拖至屏幕有效区域，采集视频图像信息进行图像跟踪测量，经对目标参数进行多坐标系转换处理，完善指挥引导地图；

(3)在对图像跟踪测量的同时，应用同轴激光测距仪辅助测距判定，解调精确的目标位置信息，经多坐标系转换成雷达坐标系下的数据，再进行编码调制与解调处理，输入到分析校准器中；

(4)经过对雷达探测目标参数、外推数据图像和跟踪测量数据进行数据精度校验、判别处理，用鉴别后的高精度数据替换指挥引导地图的驱动数据；

(5)利用优化后的二次雷达信号引导飞机监控引导跟踪***更精确地对准目标，扩展飞机监控引导跟踪***的作用距离。

所述步骤(3)编码调制与解调处理过程如下：将图像跟踪数据经过坐标转换后，对编码进行加密，形成雷达的伪雷达数据，加密后的编码字段包括：码头+同步+增位符+数据+识别码+校验。

所述步骤(4)中数据精度校验、判别处理过程如下：

(a)判别依据：如果El相关E2，那么融合后的数据为E(x，y)

(b)用均方差上下限进行检验：

计算样本标准差S，根据Grubbs法则，剔除异常数据；确定可靠概率a，利用X²分布表作出K_上和K_下系数表，根据试验次数n从表中查出后K_上和K_下；计算σ_上(σ_上＝K_上S)和σ_下(σ_下＝K_下S)；最后比较判别。

(c)数据精度校验分析判断依据：如果雷达数据可靠性不在σ_上和σ_下，那么指挥引导数据与图像跟踪解算数据进行对比，如果误差在85m以上，那么选取图像跟踪解算数据进行引导地图的解算，再将该数据反债给雷达数据进行解析替换，如果误差在85m以上，那么应用雷达和图像跟踪融合后的数据进行引导地图的解算；如果图跟踪解算数据校验比不合格，那么仍然应用雷达上报数据，需要对雷达实时数据进行分析过滤。

本发明的有益效果：本发明采用上述方案，实现近场飞行中目标伪航迹的鉴别和处理，实现补盲；能够实现对对跟踪目标进近着陆的过程进行实时测量计算，完善指挥引导地图。实现多种数据格式的编解码传输处理。与现有技术相比，具有目标鉴别处理准确、精度高和数据信息同步传输、格式转换灵活，等优点。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

本发明方法实现的理论依据及工作原理：

(一)理论依据：利用信号滤波器设计、多坐标系转换和激光测距等先进的技术和方法，实现优化二次雷达的近程和远区信号，减少由于多径干扰和反射导致的假目标。利用优化后的二次雷达信号引导飞机监控引导跟踪***更精确地对准目标，扩展飞机监控引导跟踪***的作用距离，将视频测量飞机的高度、角度、航向和速度信息，进行编码成雷达信号格式，接入指挥***，在机场近区起到低空补盲的作用。

(二)工作原理：当在远距离时雷达接收到目标数据，解调出目标的位置信息，驱动图像跟踪***，对准目标，将目标拖至屏幕有效区域，采集视频图像信息进行图像跟踪测量，经对目标参数进行多坐标系转换处理，完善指挥引导地图。在对图像跟踪测量的同时，应用同轴激光测距仪辅助测距判定，解调精确的目标位置信息，经多坐标系转换成雷达坐标系下的数据，再进行编码调制与解调处理，输入到分析校准器中，与雷达探测目标参数信息及外推数据进行比对鉴别，大大允许差值时，用图像跟踪数据替换指挥引导地图的雷达数据。利用优化后的二次雷达信号引导飞机监控引导跟踪***更精确地对准目标，扩展飞机监控引导跟踪***的作用距离。

基于上述理论依据及工作原理，本发明图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的技术方法，包括如下步骤：

1、当在远距离时雷达接收到目标数据，解调出目标的位置信息，驱动图像跟踪***，对准目标；

2、将目标拖至屏幕有效区域，采集视频图像信息进行图像跟踪测量，经对目标参数进行多坐标系转换处理，完善指挥引导地图。

3、在对图像跟踪测量的同时，应用同轴激光测距仪辅助测距判定，解调精确的目标位置信息，经多坐标系转换成雷达坐标系下的数据，再进行编码调制与解调处理，输入到分析校准器中；

4、经过对雷达探测目标参数、外推数据图像和跟踪测量数据进行数据精度校验、判别处理，用鉴别后的高精度数据替换指挥引导地图的驱动数据。减少由于多径干扰和反射产生的假目标。

5、利用优化后的二次雷达信号引导飞机监控引导跟踪***更精确地对准目标，扩展飞机监控引导跟踪***的作用距离；

其中步骤2所述应用图像跟踪与雷达引导的优势互补的方法，提高了近场指挥引导地图的精度。

步骤3编码调制与解调处理过程如下：将图像跟踪数据经过坐标转换后，对编码进行加密扩展，形成雷达的伪雷达数据，加密扩展后的编码字段包括：码头+同步+增位符+数据+识别码+校验。增强数据信息格式的同步和格式转换的灵活性。

所述步骤4中数据精度校验、判别处理过程如下：

(1)将二次雷达航迹状态外推到图像跟踪时雷达数据，记为E_l(x₁，y₁)，其x轴y轴测量误差为

(2)图像跟踪坐标转换后数据，记为E2(x₂，y₂)，其x轴y轴测量误差为

(3)判别依据：如果El相关E2，那么融合后的数据为E(x，y)

(4)雷达真伪数据判别处理用均方差的上下限进行检验估算

用均方差的上限σ上进行检验估算均方差上限时，可靠概率取a(O<a<1)。

大于X_a ²的概率为a，即

p{(n-l)S²/σ²>X_a ²} (1)

令(n-l)/σ²＝K_上 ² (2)

p{K_上 ²S²>σ²}＝a (3)

p{K_上S>σ}＝a (4)

由此可见，σ_上＝K_上S (5)

用上式估算均方差上限，其可靠概率为a，如果测量多个样本，平均每100个样本中有lOOa个样本按上式算出的均方差上限是大于实际均方差的。

由式(2)得

式中，x_a ²是根据试验次数n及显著性水平a，从x²分布表中查得统计量临界值。根据式(4)，可利用x²分布表作出K_上系数表。因此，用σ_上进行检验的步骤可归纳为：(1)计算样本标准差s，根据GruHhs法则，剔除异常数据；(2)确定可靠概率a，利用x²分布表作出K_上系数表，根据试验次数n从表中查出后K_上；(3)计算σ_上(σ_上＝K_上s)；(4)如σ_上≤0，则可认为精度达到指标要求，这一判断的可靠率不小于a。

用均方差下限进行检验:在σ_上≤σ₀的情况下可以得出精度达到要求的结论(可靠概率a)，但是在σ_上>σ₀的情况下并不能得出精度没有达到要求的结论。这是因为均方差上限大于均万差指标，并不意味着实际均方差也大于均方差指标。实际/均方差小于均方差上限概率为a，所以σ_上>σ₀实际均方差仍可能小于均方差指标的。因此，当发现σ_上>σ₀时，还需要估算出均方差下限σ_下。可靠概率同样取值为a.以1-a作危险率，从x²分布表中查得，则x²(_1-a)的概率为1-a，

即P{(n-l)S²/σ²>X(_a-1)²}＝1-a (7)

令(n-l)/X(_a-1)²＝K_下 (8)

P{K_下/S²≤σ²}＝a (9)

P{K_下S≤σ}＝a (10)

由此可见，如果K_下S作为均方差的下限σ_下，则实际均方差大于或等于均方差下限的概率为a。所以均方差下限σ_下可按下式计算

σ_下＝K_下S (11)

用上式估算均方差下限，其可靠概率为a，如果测量多个样本，平均每100个样本中有lOOa个样本按上式算出的均方差下限是小于或等于实际均方差的。

由式(8)得

式中，x² _(1-a)是根据试验次数n及显著性水平1-a，从X²分布表中查得统计量临界值。根据式(4)，可利用X²分布表作出K_下系数表。因此，用σ_下进行检验的步骤可归纳为：(1)计算样本标准差S，根据Grubbs法则，剔除异常数据；(2)确定可靠概率a，利用X²分布表作出K_下系数表，根据试验次数n从表中查出后K_下；(3)计算σ_下(σ_下＝K_下S)；(4)如σ_上>σ₀，则可认为精度达到指标要求，这一判断的可靠率不小于a。

σ_下≤σ₀<σ_上时的检验方法：在大多数情况下可以作出精度是否达到要求的判断，但如果出现σ_下≤σ₀<σ_上的情况，则不能作出结论。为避免这种情况出现，希望σ_上和σ_下之间的差值尽可能小一些，正是出于这种考虑，在估算σ_上和σ_下时所取的可靠概率a不应太高(通常可以取70％)，这就能保证均方差上限与下限之间的差Δσ不会很大。

(5)数据精度校验分析判断依据

如果雷达数据可靠性不在σ_上和σ_下，那么指挥引导数据与图像跟踪解算数据进行对比，如果误差在85m以上，那么选取图像跟踪解算数据进行引导地图的解算，再将该数据反债给雷达数据进行解析替换，如果误差在85m以上，那么应用雷达和图像跟踪融合后的数据进行引导地图的解算。如果图像跟踪解算数据校验比不合格，那么仍然应用雷达上报数据，但是要对雷达时艮数据进行分析过滤，尽量减少假目标的生成。

本发明方法的具体实施效果：利用信号滤波器设计、多坐标系转换和激光测距等技术和方法，优化二次雷达的近程和远区信号，减少由于多径干扰和反射产生的假目标。利用优化后的二次雷达信号引导飞机监控引导跟踪***更精确地对准目标，扩展飞机监控引导跟踪***的作用距离；将视频测量飞机的高度、角度、航向和速度信息，进行编码成航管二次雷达信号格式，接入指挥***，在机场近区起到低空补盲的作用。

Claims (2)

1.图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的实现方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)当在远距离时雷达接收到目标数据，解调出目标的位置信息，驱动图像跟踪***，对准目标；

(2)将目标拖至屏幕有效区域，采集视频图像信息进行图像跟踪测量，经对目标参数进行多坐标系转换处理，完善指挥引导地图；

(3)在对图像跟踪测量的同时，应用同轴激光测距仪辅助测距判定，解调精确的目标位置信息，经多坐标系转换成雷达坐标系下的数据，再进行编码调制与解调处理，输入到分析校准器中；

(4)经过对雷达探测目标参数、外推数据图像和跟踪测量数据进行数据精度校验、判别处理，用鉴别后的高精度数据替换指挥引导地图的驱动数据；

(5)利用优化后的二次雷达信号引导飞机监控引导跟踪***更精确地对准目标，扩展飞机监控引导跟踪***的作用距离。

2.根据权利要求1所述的图像跟踪测量数据与雷达测量数据互补融合的实现方法，其特征在于：所述步骤(3)编码调制与解调处理过程如下：将图像跟踪数据经过坐标转换后，对编码进行加密，形成雷达的伪雷达数据，加密后的编码字段包括：码头+同步+增位符+数据+识别码+校验。