一种多雷达航迹融合方法
技术领域
本发明属于空管雷达信号处理领域,特别是一种多雷达航迹融合方法、平台和计算机可读存储介质,可用于民航空中交通管制系统中的多雷达信号融合处理。
背景技术
雷达数据处理是利用雷达提供的信息估计目标航迹并预测目标的未来位置的过程,其应用很广,民用的空中交通管制是其中一个重要的应用。新一代的空中交通管制系统大都采用多雷达数据处理系统,通过实施多雷达联网并实现数据融合,不仅可以把雷达监视范围直接扩大到各台雷达所覆盖的全部空域,而且还可以提高雷达目标监视质量和系统自身的可靠性。
目前针对多雷达数据处理问题人们已经进行了大量的研究,出现了大量的理论,但是有些理论的实际应用效果还不是很理想。这是因为许多理论是在理想条件下给出的,如高斯分布、量测同步、无系统偏差等,而这些假设在有些工程背景下是不能满足的,因此,工程应用中,在雷达数据处理算法的选取中,我们应该综合考虑,充分考虑空管领域的技术特点,在满足精度或效果的前提下,合理的选取计算量适度、简单高效的算法。
发明内容
本发明的目的在于降低多雷达航迹融合处理中计算量和复杂度,提高空管雷达数据处理的效率和实时性,解决上述背景技术中的问题,满足工程应用的需要。
为达到上述目的,本发明提供了一种多雷达航迹融合方法,针对一个正在扫描的系统航迹SysTram,在判定该系统航迹SysTram与K个单雷达航迹RadarTraj相关后,1≤j≤K,K为相关单雷达航迹的个数,2≤K,采用动态加权融合算法计算该系统航迹SysTram的参数P,包括:
确定并记录与系统航迹SysTram相关的单雷达航迹RadarTraj的质量指数Qj的步骤,在该步骤中,第j个相关单雷达航迹RadarTraj的特征状态如果是确认航迹,所述质量指数Qj为1,为尝试航迹、外推航迹、或终止航迹时,所述质量指数Qj等于0;
重复上述确定和记录步骤N次,得到单雷达航迹RadarTraj最近N次扫描时的质量指数2≤N;
确定最近N次扫描单雷达航迹RadarTraj为确认航迹次数的步骤,在该步骤中,根据最近N次的相关单雷达航迹RadarTraj的质量指数确定最近N次扫描时单雷达航迹RadarTraj为确认航迹的次数Mj;其中,
计算本次扫描时相关的单雷达的航迹RadarTraj的质量因子Cj的步骤,
在该步骤中,系统航迹SysTram有K个单雷达航迹RadarTraj相关,第j个单雷达航迹质量因子Cj;则
确定融合后系统航迹SysTram的参数P的步骤,在该步骤中,通过与系统航迹SysTram相关的单雷达航迹RadarTraj的参数Pj,计算相应的系统航迹SysTram的参数P,
确定系统航迹SysTram的参数P后,更新航迹。
进一步的,所述参数P包括位置、速度和高度。
进一步的,系统航迹SysTram与K个单雷达航迹RadarTraj进行相关的步骤包括:
对于新的单雷达航迹报告,根据其位置窗口号,领域搜索待相关判断的系统航迹;
如果没有搜索到系统航迹,则新建系统航迹,并标记为尝试航迹;如果有,则与这些系统航迹进行相关因子值;
根据计算得到的相关因子值,判断并更新系统航迹的关联关系,或新建特征状态为尝试航迹的系统航迹。
进一步的,相关因子包括位置、速度、航迹号、二次代码和高度。
本发明还提供了一种多雷达航迹融合平台,其特征在于,包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至4中任一项所述的文本分类方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的多雷达航迹融合方法。
有益效果
本发明多雷达航迹融合方法降低了数据计算量,提高了结果数据的可靠性,进一步抑制误差,使航迹融合同时满足实时性和精度的需求。采用本发明多雷达航迹融合方法融合的航迹能更好的表现真实航迹。
附图说明
图1为本发明的多雷达航迹融合方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
在多雷达数据处理系统中,系统航迹和多部单雷达航迹相关联后,系统航迹的参数(位置、速度、高度等)由与之相关的多部单雷达航迹的参数根据一定的算法融合而成。通过对多部雷达共同观测同一目标所得到的位置和速度等运动参数进行加权计算,不仅可以提高结果数据的可靠性,而且可以进一步抑制误差。融合时单雷达数据的取值,在系统设置的刷新时刻进行,使得到的系统航迹不会因为所选雷达扫描周期不同而不能均匀刷新,即在融合时,各关联的单雷达航迹数据经过内插、外推统一到同一时刻,再进行融合计算。
在多雷达数据处理中航迹融合的常用算法包括马塞克法和加权平均法等。马赛克算法比较简单,它将整个空域划分为适当大小的马赛克块,在每个马赛克块内指定覆盖该马赛克块的雷达,并确定好它们对该马赛克块内目标探测效果的优先顺序。当一个目标进入该马赛克块区域时,就用该马赛克块优先级最高的雷达航迹去更新系统航迹。当优先级最高的雷达航迹丢失或者质量降低时,就改用次优先级的雷达航迹去更新系统航迹。该算法的优点是简单,但是它没有充分利用雷达提供的全部信息。
本发明采用加权平均法的思想来进行多雷达系统中航迹融合,加权的系数由航迹的质量因子来确定,航迹质量因子根据航迹特征状态来确定航迹质量。
航迹包括尝试航迹、确认航迹、外推航迹、终止航迹几种特征状态。我们保存最近N次扫描时单雷达航迹的质量指数,单雷达航迹的质量指数是根据单雷达航迹的特征状态来确定的,如果本次扫描单雷达航迹属于尝试航迹或者是终止航迹则其质量因子为零,即不参与融合计算。如果本次扫描单雷达航迹属于确认航迹则对单雷达航迹的质量指数为1,如果单雷达航迹的属性是外推航迹则该单雷达航迹的质量指数为0。在计算系统航迹融合加权因子时,根据最近N次的质量指数可以得知在最近N次扫描时单雷达航迹确认航迹和外推航迹的次数。然后根据这些次数计算出单雷达的航迹质量因子。根据这种方法计算出来的航迹质量因子应用于系统航迹的融合,在实际使用中取得了较好的效果。通过加权系数,即可对关联的单雷达航迹的位置、高度、速度进行加权平均,然后更新对应的系统航迹。
本发明多雷达航迹融合方法降低多雷达航迹融合处理中计算量和复杂度,提高空管雷达数据处理的效率和实时性,满足工程应用的需要。
如图1所示,本发明第一实施方式中提供了一种多雷达航迹融合方法,该方法对一个正在扫描的系统航迹SysTram,判定该系统航迹SysTram与多个单雷达航迹RadarTraj相关后,1≤j≤K,K为相关单雷达航迹的个数,2≤K,采用动态加权融合算法计算该系统航迹SysTram的参数P,参数P包括位置、速度和高度,那么,系统航迹SysTram参数P的计算步骤包括:
确定并记录与系统航迹SysTram相关的单雷达航迹RadarTraj的质量指数Qj的步骤,在该步骤中,第j个相关单雷达航迹RadarTraj的特征状态如果是确认航迹,所述质量指数Qj为1,为尝试航迹、外推航迹、或终止航迹时,所述质量指数Qj等于0;
重复上述确定和记录步骤N次,得到单雷达航迹RadarTraj最近N次扫描时的质量指数2≤N;
确定最近N次扫描单雷达航迹RadarTraj为确认航迹次数的步骤,
在该步骤中,根据最近N次的相关单雷达航迹RadarTraj的质量指数确定最近N次扫描时单雷达航迹RadarTraj为确认航迹的次数Mj;其中,
计算本次扫描时相关的单雷达的航迹RadarTraj的质量因子Cj的步骤,
在该步骤中,系统航迹SysTram有K个单雷达航迹RadarTraj相关,第j个单雷达航迹质量因子Cj;则
确定融合后系统航迹SysTram的参数P的步骤,在该步骤中,通过与系统航迹SysTram相关的单雷达航迹RadarTraj的参数Pj,计算相应的系统航迹SysTram的参数P,
确定系统航迹SysTram的参数P后,更新航迹。
此外,本发明具体实施方式中系统航迹SysTram的关联和建立方法类似于单雷达航迹,也使用到领域搜索、相关因子综合判断,其具体步骤如下:
对于新的单雷达航迹报告,根据其位置窗口号,领域搜索待相关判断的系统航迹。
如果没有搜索到系统航迹,则新建系统航迹,并标记为尝试航迹;如果有,则与这些系统航迹进行相关因子值;相关因子包括位置、速度、航迹号、二次代码(SSR)、和高度。
根据计算得到的相关因子值,判断并更新系统航迹的关联关系,或新建特征状态为尝试航迹的系统航迹。
在系统航迹的关联中,为避免可能出现单雷达航迹和系统航迹对应的多义性情况,一条单雷达航迹只与一条系统航迹关联,在系统航迹一次扫描周期中,一条系统航迹只能与某部雷达的一条单雷达航迹相关,但可以与其他雷达的航迹相关。在关联时,系统航迹还应保存和维持一些属性:
(1)关联的单雷达航迹通道号(雷达源号);
(2)关联的单雷达航迹批号、二次代码、航迹号;
(3)与该批单雷达航迹的连续关联次数;
(4)当前扫描周期内是否与该批单雷达航迹已经关联。
以上属性将用于航迹的融合方案中。航迹的一些基本属性,如坐标位置、速度、高度等,在系统航迹的刷新时,通过融合得到。还有航迹维持的一些属性,航迹当前状态:即尝试航迹,确认航迹,外推航迹,结束航迹;尝试次数、外推次数等。
本发明第二实施方式涉及一种多雷达航迹融合平台,包括:
至少一个处理器;以及,
与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述多雷达航迹融合方法。
其中,存储器和处理器采用总线方式连接,总线可以包括任意数量的互联的总线和桥,总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件,也可以是多个元件,比如多个接收器和发送器,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输,进一步,天线还接收数据并将数据传送给处理器。
处理器负责管理总线和通常的处理,还可以提供各种功能,包括定时,外围接口,电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本发明第三实施方式涉及一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即,本领域技术人员可以理解,实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为发明的优选实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的思想原则内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。