CN114994633A - 一种用于二次雷达点航迹相关处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于二次雷达点航迹相关处理的方法，包括以下步骤：S1、按扇区接收点迹数据并对位置信息进行坐标系变化；S2、与航迹扇区内的有效航迹节点进行遍历，计算出当前点迹与当前航迹节点的身份匹配标志，自适应调整相关波门门限；S3、计算出当前探测点迹与当前航迹节点的位置差，根据位置差与相关波门门限确定点航迹相关分数；S4、统计当前航迹扇区的有效航迹节点的点航迹相关分数，找到点航迹相关分数的最大的航迹节点作为最佳点航迹匹配目标，便于后续航迹更新处理。

Description

一种用于二次雷达点航迹相关处理的方法

技术领域

本发明涉及二次雷达点航迹处理技术领域，具体为一种用于二次雷达点航迹相关处理的方法。

背景技术

二次雷达数据处理***由点迹处理和航迹处理两部分组成。点迹处理是完成对目标多次应答凝聚成点迹数据，包括单目标的多应答位置聚合、提取身份代码、高度信息、信息幅度以及其他应答信息，计算方位质量、应答次数以及剔除基本的虚假数据。航迹处理是完成点航迹相关、航迹建立、航迹滤波与预测以及航迹管理。点航迹相关是实现点迹数据与航迹节点之间的正确互联。航迹建立是根据目标点迹数据建立对应的目标航迹节点。航迹滤波与预测是采用滤波算法对点迹位置数据采用最优估计方法对其处理，并用估计值来更新航迹位置以及预测目标下一周期最大可能出现的位置，降低观测噪声的影响，得到更加精确的航迹位置信息。航迹管理是对超时的航迹节点进行外推或者清除处理，确保航迹节点的时效性。从点航迹相关处理的功能可知，点航迹相关处理在航迹处理中是很关键的环节，对航迹处理有着至关重要的作用，对二次雷达设备的性能也有着非常大的帮助。

传统的二次雷达点航迹相关处理方法采用的是位置最近相邻法且身份代码相同的方法，在洁净的空域内且目标稀疏时，该方法计算量小，运算复杂度低，目标相关效果佳。随着空中目标增多，航管区域划分更加精细规范化以及复杂的地理和电磁环境影响，传统的点航迹相关处理会出现以下缺点。

(1)跨航管空域时目标发生身份代码切换，因点航迹相关不成功会出现航迹断裂与换批的现象。

(2)当多目标近距离飞行时，出现目标相关错误，从而导致后续航迹更新出现误差。

(3)因传统方法针对目标相关只有1个波门数且波门门限是固定的，在受到外界因素的干扰下，点迹方位探测效果变差，就会因点航迹相关不成功而出现发热航迹外推甚至航迹断裂、航迹换批、航迹丢失的现象。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种用于二次雷达点航迹相关处理的方法解决了存在跨航管空域时目标发生身份代码切换，出现航迹断裂与换批；多目标近距离飞行时出现错误相关，进而航迹滤波效果差或航迹外推或航迹断裂换批；在方位探测不理想的情况下，常因点航迹相关不成功，出现大量的航迹外推的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种用于二次雷达点航迹相关处理的方法，包括以下步骤：

S1、按扇区接收点迹数据并对位置信息进行坐标系变化；

S2、与航迹扇区内的有效航迹节点进行遍历，计算出当前点迹与当前航迹节点的身份匹配标志，自适应调整相关波门门限；

S3、计算出当前探测点迹与当前航迹节点的位置差，根据位置差与相关波门门限确定点航迹相关分数；

S4、统计当前航迹扇区的有效航迹节点的点航迹相关分数，找到点航迹相关分数的最大的航迹节点作为最佳点航迹匹配目标，便于后续航迹更新处理。

进一步地：所述步骤S1的具体步骤为：

S11、按扇区接收点迹处理***发送的点迹数据；

S12、对接收到的点迹数据进行空间坐标系的变换。

进一步地：在点迹处理***中完成了基本虚假目标的剔除，同扇区距离差为10km内无相同身份代码的点迹数据，点迹处理后携带计算出的点迹方位质量，并统计出该点迹3km和10km范围内有无其他目标的点迹数据。

进一步地：所述步骤S2的具体步骤为：

S21、接收完点迹数据后，与对应的航迹扇区内有效航迹节点进行遍历，计算出时间差，若时间差不满足航迹要求则退出本次遍历，若时间差满足要求则继续计算点迹数据携带的身份代码与当前航迹节点的身份代码是否匹配，匹配成功则将身份匹配标志符置1，匹配不成功则将身份匹配标志符清0；

S22、针对未成熟航迹和成熟航迹，根据身份匹配标志符以及点迹方位质量自适应调整相关波门门限；针对外推航迹，根据外推次数、身份匹配标志符以及点迹方位质量自适应调整相关波门门限，通过相关波门门限可将波门分为小波门、中波门、大波门以及特大波门。

进一步地：所述步骤S3的具体步骤为：

S31、计算出点迹位置与航迹节点历史位置或预测位置的距离差值、方位差值、幅度差值以及高度差值；在高度值有效的前提下存在高度差值；

S32、根据计算出的距离差和方位差依次与小波门、中波门、大波门以及特大波门进行匹配比较，若匹配成功，则置上不同的点航迹相关基础分值并置上波门类型标识，若身份匹配标志符为1且点航迹相关基础分值大于零，则点航迹相关基础分值加上身份代码辅助分数Score代码，得到点航迹相关分数，否则进入步骤S33；

S33、在点航迹相关分数大于零的前提下，进行信号幅度的相关匹配，若匹配结果在1dB内则将点航迹相关分数加上信号幅度辅助分数Score1幅度，若匹配结果在3dB内则将点航迹相关分数加上Score2幅度，否则进入步骤S34；

S34、在点航迹相关分数非零且高度值有效的前提下，若高度差值在民航规划的高度层间隔内，则将点航迹相关分数累加高度相关辅助分数Score高度，否则进入步骤S35；

S35、若身份匹配标志符为1，则完成本次匹配打分机制，退出本次遍历；若身份匹配标志符为0，继续判断点迹数据10km内有无其他目标点迹数据，若无则退出本次遍历，若点迹数据10km内有其他目标点迹数据，则将当前航迹节点与扇区内非当前点迹的其他点迹数据进行身份代码一致匹配，若有身份代码一致，则将当前点航迹相关分数清零，若身份代码均不相同，则退出本次遍历，继续执行下一次循环处理。

进一步地：所述步骤S4的具体步骤为：

S41、当点迹与扇区内的航迹节点均完成遍历后，统计扇区内的航迹节点的点航迹相关分数，找到最大点航迹相关分数的航迹节点作为最佳点航迹匹配结果；

S42、将航迹扇区内其他航迹节点的点航迹相关分数清零，将波门类型置为无效，只保留最大点航迹相关分数的航迹节点，并给出最佳匹配航迹节点的位置索引。

本发明的有益效果为：本发明以位置为基础相关，以身份代码、信号幅度以及高度为辅助相关，大大的提高目标相关成功的概率，故在跨航管空域时目标发生身份代码切换，目标不会再出现航迹断裂以及换航迹批号的现象。

本发明基于以位置为基础相关，以身份代码、信号幅度以及高度为辅助相关，同时在此前提下，对有多目标相关时，不仅以点迹为基础去匹配航迹，同时以航迹节点反向匹配点迹，大大的减少了错误相关，进而提升了点航迹相关的正确率。

本发明根据航迹节点属性、点迹方位质量、身份代码以及外推次数，自适应调整相关波门大小，最大可能的增加相关正确的概率，并赋值相关波门指示，大大的减少航迹外推以及航迹重起批的现象，另相关波门指示也可为航迹滤波系数提供参考。

随着本发明在询问机设备上的应用，改善了二次雷达的探测观察效果，提升了设备的性能，得到用户的高度认可，减轻值班人员的工作量，为保证飞机的飞行安全提供了有力保障。

附图说明

图1 是本发明一种二次雷达点航迹相关的处理方法流程图；

图2 是本发明步骤S3中未成熟航迹的点航迹相关设计流程图；

图3 是本发明步骤S3中成熟航迹的点航迹相关设计流程图；

图4 是本发明步骤S3中外推航迹的点航迹相关设计流程图；

图5 是采用本发明方法的大量统计结果对比图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种用于二次雷达点航迹相关处理的方法，包括以下步骤：

S1、按扇区接收点迹数据并对位置信息进行坐标系变化；具体步骤为：

步骤11：按扇区接收点迹处理***发送的点迹数据，需说明的是在点迹处理***中已完成了基本虚假目标的剔除，同扇区距离差为10km内无相同身份代码的点迹数据；点迹方位处理后，已携带计算出的点迹方位质量；统计出该点迹3km和10km范围内有无其他目标的点迹数据；

步骤12：因二次雷达探测是在极坐标系下进行的，在航迹处理时常采用直角坐标系，故对收到的点迹数据进行空间坐标系的变换：设目标为极坐标系下的坐标值为(r,Ɵ,β)，直角坐标系的坐标值为(x,y,z)，则转换公式：

S2、与航迹扇区内的有效航迹节点进行遍历，计算出当前点迹与当前航迹节点的身份匹配标志，自适应调整相关波门门限；具体过程为：

步骤21：接收完点迹数据后，与对应航迹扇区内的有效航迹节点进行遍历匹配，计算出时间差，若时间差不满足航迹处理要求则退出本次遍历；若时间差满足要求则继续计算点迹数据携带的身份代码与当前航迹节点的身份代码是否匹配度，匹配成功就标志符置1，匹配不成功则标志符清0；

步骤22：针对未成熟航迹和成熟航迹，当身份匹配标志符为0时，则直接将相关波门门限减半；当身份匹配标志符为1时且点迹质量为高质量，则保持当前相关波门门限；当身份匹配标志符为1时且点迹质量为中质量，则保持将当前相关波门中涉及方位门限的进行放大1.5倍，距离波门保持不变；当身份匹配标志符为1时且点迹质量为低质量，则保持将当前相关波门中涉及方位门限的进行放大2倍，距离波门保持不变；

步骤23：针对外推航迹，若身份匹配标志符为0时则将相关波门门限减半；若身份匹配标志符为0时则根据外推次数(n)，按(1.0+0.25n)倍进行放大相关波门门限，若点迹方位质量为高质量，则保持当前相关波门门限；若点迹方位质量为中质量，则将方位相关波门门限放大1.25倍，距离相关波门不变；若点迹方位质量为低质量，则将方位相关波门门限放大1.5倍，距离相关波门不变。

S3、计算出当前探测点迹与当前航迹节点的位置差，根据位置差与相关波门门限确定点航迹相关分数；具体步骤为：

步骤31：计算出点迹位置与航迹节点历史位置或预测位置的距离差值、方位差值以及幅度差值、高度差值(在高度有效的前提下)；

步骤32：根据计算出的距离差和方位差依次与小波门、中波门、大波门以及特大波门进行匹配比较，若匹配成功，则置上不同的点航迹相关基础分值(Score小> Score中>Score大> Score特大)且置上相关波门的类型；若身份代码标志为1且点航迹相关分数大于零，则点航迹相关分数加身份代码辅助分数Score代码，否则继续执行下一步；

步骤33：在点航迹相关分数大于零的前提下，进行信号幅度的相关匹配，若在1dB内则将点航迹相关分数加信号幅度辅助分数Score1幅度，若在3dB内则将点航迹相关分数加Score2幅度（Score1幅度> Score2幅度），否则继续下一步；

步骤34：在点航迹相关分数非零且高度值有效的前提下，若高度差在民航规划的高度层间隔内，则将点航迹相关分数累加高度相关辅助分数Score高度，否则继续下一步；

步骤35：若身份匹配标志符为1，则完成本次匹配打分机制，退出本次遍历；若身份匹配标志符为0，继续判断点迹数据10km内有无其他目标点迹数据，若无其他目标则退出本次遍历；若10km内有其他目标，则将当前航迹节点与扇区内非当前点迹的其他点迹数据进行身份代码一致匹配，若有身份代码一致，则将当前点航迹相关分数清零；若身份代码均不相同，则退出本次遍历，继续执行下一次循环处理。

未成熟航迹的点航迹相关处理，如图2所示：

为降低目标的虚假率，对航迹起始的条件要更加严格，当身份代码不一致时，则退出本次循环；当身份代码一致时，继续判断探测点方位和距离是否在小波门(以上一圈的更新位置为中心)内，若是在小波门内，则将点航迹相关分数置为s1并置相关波门类型为小波门；若不在小波门内，继续判断探测点方位和距离是否在中波门(以上一圈的更新位置为中心)内，若是在中波门内，则将点航迹相关分数置为s2并置相关波门类型为中波门；若不在中波门内，继续判断探测点方位和距离是否在大波门(以上一圈的更新位置为中心)内，若是在大波门内，则将点航迹相关分数置为s3(s1>s2>s3) 并置相关波门类型为大波门；若不在大波门内，否则本次遍历视为目标位置不可能相关，即可退出本次遍历；

在点航迹相关分数大于0的条件下，判断幅度差是否在0dB~1dB范围内，若是在0dB~1dB范围内，则将点航迹相关分数加上辅助分值s4；若幅度差是否在1dB~3dB范围内，若是在1dB~3dB范围内，则将点航迹相关分数加上辅助分值s5；若幅度差大于3dB，则不对点航迹相关分数做处理，继续执行下一步；

在点航迹相关分数大于0且高度有效的条件下，判断高度差是否在高度层间隔范围内，若高度差在高度层间隔范围内则将点航迹相关分数加上辅助分值s6，否则不对点航迹相关分数做处理，退出本次遍历。

成熟航迹的点航迹相关处理，如图3所示：

当身份代码不一致时，自动将相关波门的门限值减半；然后与身份代码一致时的条件下相同，继续判断探测点方位和距离是否在小波门(以上一圈的预测位置为中心)内，若是在小波门内且身份代码一致，则将点航迹相关分数置为y1并置相关波门类型为小波门；若是在小波门内且身份代码不一致，则将点航迹相关分数置为y2并置相关波门类型为小波门；若不在小波门内，继续判断探测点方位和距离是否在中波门(以上一圈的预测位置为中心)内；若是在中波门内且身份代码一致，则将点航迹相关分数置为y3并置相关波门类型为中波门；若是在中波门内且身份代码不一致，则将点航迹相关分数置为y4并置相关波门类型为中波门；若不在中波门内，继续判断探测点方位和距离是否在大波门(以上一圈的预测位置为中心)内，若是在大波门内且身份代码一致，则将点航迹相关分数置为y5并置相关波门类型为大波门；若是在大波门内且身份代码不一致，则将点航迹相关分数置为y6并置相关波门类型为大波门；若不在大波门内，继续判断探测点方位和距离是否在特大波门(以上一圈的更新位置为中心，根据速度、时间、加速度、转弯系数和降速系数计算而得)内，若是在大波门内且身份代码一致, 则将点航迹相关分数置为y7(y1>y3>y5>y2>y4>y6>y7)并置相关波门类型为特大波门；否则本次遍历视为目标位置不可能相关，即可退出本次遍历。

在点航迹相关分数大于0的条件下，判断幅度差是否在0dB~1dB范围内，若是在0dB~1dB范围内，则将点航迹相关分数加上辅助分值y8；若幅度差是否在1dB~3dB范围内，若是在1dB~3dB范围内，则将点航迹相关分数加上辅助分值y9(y8>y9)；若幅度差大于3dB，则不对相关分数做处理，继续执行下一步；

在点航迹相关分数大于0且高度有效的条件下，判断高度差是否在高度层间隔范围内，若高度差在高度层间隔范围内则将点航迹相关分数加上辅助分值y10，否则不对点航迹相关分数做处理，继续执行下一步。

在探测点迹在10km范围内，若有其他目标数据，则以当前航迹节点为基点，反向对点迹扇区中除本探测点迹外的其他点迹数据进行遍历，进行身份代码匹配，若身份代码匹配成功，则将本航迹节点的点航迹相关分数清零，若身份代码匹配失败，则不作处理，继续执行身份代码匹配处理，直到将点迹扇区内其他点迹均遍历结束；

在探测点迹在10km范围内，若无其他目标数据，则不对点航迹相关分数做处理，退出本次遍历。

外推航迹的点航迹相关处理，如图4所示：

当身份代码一致时，继续判断探测点方位和距离是否在小波门(以上一圈的预测位置为中心)内，若是在小波门内，则将点航迹相关分数置为m1并置相关波门类型为小波门；若不在小波门内，继续判断探测点方位和距离是否在中波门(以上一圈的预测位置为中心)内，若是在中波门内，则将点航迹相关分数置为m2并置相关波门类型为中波门；若不在中波门内，继续判断探测点方位和距离是否在大波门(以上一圈的预测位置为中心)内，若是在大波门内，则将点航迹相关分数置为m3并置相关波门类型为大波门；若不在大波门内，继续判断探测点方位和距离是否在特大波门(以上一圈的更新位置为中心)内，若是在特大波门内，则将点航迹相关分数置为m4(m1>m2>m3>m4) 并置相关波门类型为特大波门；若不在特大波门内，则本次遍历视为目标位置不可能相关，即可退出本次遍历。当身份代码不一致时且目标3km范围内有其他点迹数据，则退出本次循环；当身份代码不一致时且目标3km范围内无其他点迹数据，则与身份代码一致的处理相同。

在点航迹相关分数大于0的条件下，判断幅度差是否在0dB~1dB范围内，若是在0dB~1dB范围内，则将点航迹相关分数加上辅助分值m5；若幅度差是否在1dB~3dB范围内，若是在1dB~3dB范围内，则将点航迹相关分数加上辅助分值m6(m5>m6)；若幅度差大于3dB，则不对相关分数做处理，继续执行下一步；

在点航迹相关分数大于0且高度有效的条件下，判断高度差是否在高度层间隔范围内，若高度差在高度层间隔范围内则将点航迹相关分数加上辅助分值m7，否则不对点航迹相关分数做处理，退出本次遍历。

S4、统计当前航迹扇区的有效航迹节点的点航迹相关分数，找到点航迹相关分数的最大的航迹节点作为最佳点航迹匹配目标，便于后续航迹更新处理；具体过程为：

步骤41：当点迹与扇区内的航迹节点均完成遍历后，开始统计扇区内的航迹节点航迹点相关分数，找到最大分数值则是最佳点航迹匹配；

步骤42：将航迹扇区内其他航迹节点的点航迹相关分数清零和波门类型置为无效，只保留最大点航迹点相关分数的航迹节点，并给出最佳匹配航迹节点的位置索引值，以便于后续航迹更新时所应用。

如图5所示，在双机热备份的机器中，A机的航迹处理***中点航迹相关的处理部分应用本发明的方法，B机的航迹处理***中点航迹相关的处理部分采用传统方法，其他的航迹处理***保持不变的前提下，采集大量数据进行统计得到的结果对比，通过图5可知，在跨航管空域时发生身份代码切换时，目标匹配成功率为100%，再无航迹换批的现象，多目标错误匹配率较少了36.78%，航迹外推率减少了41.32%。

本发明提出了以位置为基础相关，以身份代码、信号幅度以及高度为辅助相关，大大的提高目标相关成功的概率，故在跨航管空域时目标发生身份代码切换，目标不会再出现航迹断裂以及换航迹批号的现象。

本发明提出基于以位置为基础相关，以身份代码、信号幅度以及高度为辅助相关，同时在此前提下，对有多目标相关时，不仅以点迹为基础去匹配航迹，同时以航迹节点反向匹配点迹，大大的减少了错误相关，进而提升了点航迹相关的正确率。

本发明设计根据航迹节点属性、点迹方位质量、身份代码以及外推次数，自适应调整相关波门大小，最大可能的增加相关正确的概率，并赋值相关波门指示，大大的减少航迹外推以及航迹重起批的现象，另相关波门指示也可为航迹滤波系数提供参考。

随着本发明在询问机设备上的应用，改善了二次雷达的探测观察效果，提升了设备的性能，得到用户的高度认可，减轻值班人员的工作量，为保证飞机的飞行安全提供了有力保障。

Claims (6)

1.一种用于二次雷达点航迹相关处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按扇区接收点迹数据并对位置信息进行坐标系变化；

S2、对航迹扇区内的有效航迹节点进行遍历，计算出当前点迹与当前航迹节点的身份匹配标志，自适应调整相关波门门限；

S3、计算出当前探测点迹与当前航迹节点的位置差，根据位置差与相关波门门限确定点航迹相关分数；

S4、统计当前航迹扇区的有效航迹节点的点航迹相关分数，找到点航迹相关分数的最大的航迹节点作为最佳点航迹匹配目标，便于后续航迹更新处理。

2.根据权利要求1所述的用于二次雷达点航迹相关处理的方法，其特征在于，S1的具体步骤为：

S11、按扇区接收点迹处理***发送的点迹数据；

S12、对接收到的点迹数据进行空间坐标系的变换。

3.根据权利要求2所述的用于二次雷达点航迹相关处理的方法，其特征在于，在点迹处理***中完成了虚假目标的剔除，同扇区距离差为10km内无相同身份代码的点迹数据，点迹处理后携带计算出的点迹方位质量，并统计出该点迹3km和10km范围内有无其他目标的点迹数据。

4.根据权利要求1所述的用于二次雷达点航迹相关处理的方法，其特征在于，S2的具体步骤为：

S21、接收完点迹数据后，与对应的航迹扇区内有效航迹节点进行遍历，计算出时间差，若时间差不满足航迹要求则退出本次遍历，若时间差满足要求则继续计算点迹数据携带的身份代码与当前航迹节点的身份代码是否匹配，匹配成功则将身份匹配标志符置1，匹配不成功则将身份匹配标志符清0；

S22、针对未成熟航迹和成熟航迹，根据身份匹配标志符以及点迹方位质量自适应调整相关波门门限；针对外推航迹，根据外推次数、身份匹配标志符以及点迹方位质量自适应调整相关波门门限，通过相关波门门限可将波门分为小波门、中波门、大波门以及特大波门。

5.根据权利要求1所述的用于二次雷达点航迹相关处理的方法，其特征在于，S3的具体步骤为：

S31、计算出点迹位置与航迹节点历史位置或预测位置的距离差值、方位差值、幅度差值以及高度差值；在高度值有效的前提下存在高度差值；

S32、根据计算出的距离差和方位差依次与小波门、中波门、大波门以及特大波门进行匹配比较，若匹配成功，则置上不同的点航迹相关基础分值并置上波门类型标识，若身份匹配标志符为1且点航迹相关基础分值大于零，则点航迹相关基础分值加上身份代码辅助分数Score代码，得到点航迹相关分数，否则进入步骤S33；

S33、在点航迹相关分数大于零的前提下，进行信号幅度的相关匹配，若匹配结果在1dB内则将点航迹相关分数加上信号幅度辅助分数Score1幅度，若匹配结果在3dB内则将点航迹相关分数加上Score2幅度，否则进入步骤S34；

S34、在点航迹相关分数非零且高度值有效的前提下，若高度差值在民航规划的高度层间隔内，则将点航迹相关分数累加高度相关辅助分数Score高度，否则进入步骤S35；

S35、若身份匹配标志符为1，则完成本次匹配打分机制，退出本次遍历；若身份匹配标志符为0，继续判断点迹数据10km内有无其他目标点迹数据，若无则退出本次遍历，若点迹数据10km内有其他目标点迹数据，则将当前航迹节点与扇区内非当前点迹的其他点迹数据进行身份代码一致匹配，若有身份代码一致，则将当前点航迹相关分数清零，若身份代码均不相同，则退出本次遍历，继续执行下一次循环处理。

6.根据权利要求1所述的用于二次雷达点航迹相关处理的方法，其特征在于，S4的具体步骤为：

S41、当点迹与扇区内的航迹节点均完成遍历后，统计扇区内的航迹节点的点航迹相关分数，找到最大点航迹相关分数的航迹节点作为最佳点航迹匹配结果；

S42、将航迹扇区内其他航迹节点的点航迹相关分数清零，将波门类型置为无效，只保留最大点航迹相关分数的航迹节点，并给出最佳匹配航迹节点的位置索引。

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