一種多雷達(dá)航跡融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多雷達(dá)航跡融合，特別是涉及一種適用于空中交通管制（ATC)自 動化系統(tǒng)中采用的多雷達(dá)航跡融合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)主要分兩類：集中式處理系統(tǒng)和分布式處理系統(tǒng)。集中式結(jié) 構(gòu)將各單雷達(dá)的點跡信息集中到多雷達(dá)處理中心，進(jìn)行時空對準(zhǔn)、點跡相關(guān)、數(shù)據(jù)互聯(lián)、航 跡濾波、預(yù)測與綜合跟蹤。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是信息損失小，但數(shù)據(jù)相關(guān)比較困難，并要 求系統(tǒng)必須具備大容量的能力，計算負(fù)擔(dān)重，系統(tǒng)的生存能力也較差。分布式的特點是：先 由各自的單雷達(dá)數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行航跡跟蹤，產(chǎn)生單雷達(dá)航跡，然后送至融合中心；由中心完 成關(guān)聯(lián)和融合，形成多雷達(dá)融合航跡。這類系統(tǒng)的應(yīng)用很普遍，例如在軍事C 3系統(tǒng)和軍民 航空中管制系統(tǒng)中。它不僅具有局部獨(dú)立跟蹤能力，而且具有全局監(jiān)視和評估能力；系統(tǒng)的 造價相對較低；且有較強(qiáng)的生存能力。
[0003] 目前民航空管系統(tǒng)的現(xiàn)狀是：一個管制中心往往具有多個獨(dú)立的異地雷達(dá)或雷達(dá) 數(shù)據(jù)源（外地引入），這些信號源中，有未跟蹤過的點跡，也有跟蹤過的航跡，各雷達(dá)有不同 的掃描周期和同步時鐘。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種算法計量小，實時性高，精度高的多雷達(dá)航 跡融合方法。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種多雷達(dá)航跡融合方法，其方法為：對一個掃描 系統(tǒng)航跡traj進(jìn)行融合時，采用動態(tài)加權(quán)融合算法對與航跡traj相關(guān)的單雷達(dá)航跡進(jìn)行 加權(quán)融合；再利用融合航跡數(shù)據(jù)，用α/β濾波器對系統(tǒng)航跡進(jìn)行濾波處理。
[0006] 作為優(yōu)選，采用動態(tài)加權(quán)融合算法對與航跡traj相關(guān)的單雷達(dá)航跡進(jìn)行加權(quán)融 合的具體方法步驟為：
[0007] 步驟101、取一個與航跡traj相關(guān)的單雷達(dá)航跡radarTraj ;
[0008] 步驟102、計算單雷達(dá)航跡radarTraj的動態(tài)加權(quán)因子Pow ;
[0009] 步驟103、判斷與航跡traj相關(guān)的單雷達(dá)航跡是否遍歷完畢，是則進(jìn)入下一步，否 則返回步驟101 ;
[0010] 步驟104、進(jìn)行加權(quán)融合得到加權(quán)融合后的目標(biāo)航跡參數(shù)Para。
[0011] 作為優(yōu)選，所述步驟102的具體方法為：根據(jù)雷達(dá)的測量精度和類型，設(shè)置一個經(jīng) 驗性的初始加權(quán)因子P〇w0,精度高的權(quán)值大，精度低的權(quán)值?。桓鶕?jù)航跡信息的完備性以 及精確度，動態(tài)調(diào)節(jié)加權(quán)因子，精度高的權(quán)值大，精度低的權(quán)值小。
[0012] 作為優(yōu)選，所述步驟102中動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子的具體方法步驟為：
[0013] 步驟201、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj與掃描系統(tǒng)航跡的SSR碼是否一致，是則進(jìn) 入步驟203,否則進(jìn)入下一步；
[0014] 步驟202、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = powl = powO/2 ;
[0015] 步驟203、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj與掃描系統(tǒng)航跡的方向差值是否在設(shè)定方 向差值閾值范圍之內(nèi)，是則進(jìn)入步驟205,否則進(jìn)入下一步；
[0016] 步驟204、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = pow2 = powl/2 ;
[0017] 步驟205、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj與掃描系統(tǒng)航跡的水平距離dist是否在設(shè) 定水平距離差值閾值范圍之內(nèi)，是則進(jìn)入步驟207,否則進(jìn)入下一步；
[0018] 步驟206、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = pow3 = pow2/dist ;
[0019] 步驟207、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj與掃描系統(tǒng)航跡的垂直距離dz是否在設(shè)定 垂直距離差值閾值范圍之內(nèi)，是則進(jìn)入步驟209,否則進(jìn)入下一步；
[0020] 步驟208、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = pow4 = pow3/2 ;
[0021] 步驟209、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj是否是外推航跡，是則進(jìn)入下一步，否則進(jìn) 入步驟211 ;
[0022] 步驟210、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = pow5 = pow4/10 ;
[0023] 步驟211、動態(tài)調(diào)整Pow結(jié)束，獲得單雷達(dá)航跡radarTraj的加權(quán)因子Pow。
[0024] 作為優(yōu)選，所述步驟104中，進(jìn)行加權(quán)融合的具體方法為：若同一目標(biāo)被1~N 部雷達(dá)量測到，各雷達(dá)對應(yīng)的權(quán)值為Powl~PowN，各雷達(dá)量測到的目標(biāo)航跡的參數(shù)為 Paral~ParaN，則由公式：
[0025] Para = (Paral*Powl+…+ParaN*PowN) / (Powl+…+PowN)
[0026] 得到加權(quán)融合后的目標(biāo)航跡參數(shù)Para。
[0027] 作為優(yōu)選，用α / β濾波器對系統(tǒng)航跡進(jìn)行濾波處理的具體方法為：根據(jù)α和β 的計算公式
【主權(quán)項】
1. 一種多雷達(dá)航跡融合方法，其方法為：對一個掃描系統(tǒng)航跡traj進(jìn)行融合時，采用 動態(tài)加權(quán)融合算法對與航跡traj相關(guān)的單雷達(dá)航跡進(jìn)行加權(quán)融合；再利用融合航跡數(shù)據(jù)， 用α/β濾波器對系統(tǒng)航跡進(jìn)行濾波處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多雷達(dá)航跡融合方法，采用動態(tài)加權(quán)融合算法對與航跡traj 相關(guān)的單雷達(dá)航跡進(jìn)行加權(quán)融合的具體方法步驟為： 步驟101、取一個與航跡traj相關(guān)的單雷達(dá)航跡radarTraj ; 步驟102、計算單雷達(dá)航跡radarTraj的動態(tài)加權(quán)因子Pow ; 步驟103、判斷與航跡traj相關(guān)的單雷達(dá)航跡是否遍歷完畢，是則進(jìn)入下一步，否則返 回步驟101 ; 步驟104、進(jìn)行加權(quán)融合得到加權(quán)融合后的目標(biāo)航跡參數(shù)Para。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多雷達(dá)航跡融合方法，所述步驟102的具體方法為：根據(jù)雷 達(dá)的測量精度和類型，設(shè)置一個經(jīng)驗性的初始加權(quán)因子P〇w0,精度高的權(quán)值大，精度低的權(quán) 值??；根據(jù)航跡信息的完備性以及精確度，動態(tài)調(diào)節(jié)加權(quán)因子，精度高的權(quán)值大，精度低的 權(quán)值小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多雷達(dá)航跡融合方法，所述步驟102中動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子的 具體方法步驟為： 步驟201、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj與掃描系統(tǒng)航跡的SSR碼是否一致，是則進(jìn)入步 驟203,否則進(jìn)入下一步； 步驟202、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = powl = powO/2 ; 步驟203、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj與掃描系統(tǒng)航跡的方向差值是否在設(shè)定方向差 值閾值范圍之內(nèi)，是則進(jìn)入步驟205,否則進(jìn)入下一步； 步驟204、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = pow2 = powl/2 ; 步驟205、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj與掃描系統(tǒng)航跡的水平距離dist是否在設(shè)定水 平距離差值閾值范圍之內(nèi)，是則進(jìn)入步驟207,否則進(jìn)入下一步； 步驟206、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = pow3 = pow2/dist ; 步驟207、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj與掃描系統(tǒng)航跡的垂直距離dz是否在設(shè)定垂直 距離差值閾值范圍之內(nèi)，是則進(jìn)入步驟209,否則進(jìn)入下一步； 步驟208、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = pow4 = pow3/2 ; 步驟209、判斷單雷達(dá)航跡radarTraj是否是外推航跡，是則進(jìn)入下一步，否則進(jìn)入步 驟 211 ; 步驟210、動態(tài)調(diào)整加權(quán)因子Pow = pow5 = pow4/10 ; 步驟211、動態(tài)調(diào)整Pow結(jié)束，獲得單雷達(dá)航跡radarTraj的加權(quán)因子Pow。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的多雷達(dá)航跡融合方法，所述步驟104中，進(jìn)行加權(quán)融合 的具體方法為：若同一目標(biāo)被1~N部雷達(dá)量測到，各雷達(dá)對應(yīng)的權(quán)值為Powl~PowN，各 雷達(dá)量測到的目標(biāo)航跡的參數(shù)為Paral~ParaN，則由公式： Para = (Paral*Powl+…+ParaN*PowN)/(Powl+…+PowN) 得到加權(quán)融合后的目標(biāo)航跡參數(shù)Para。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多雷達(dá)航跡融合方法，用α/β濾波器對系 統(tǒng)航跡進(jìn)行濾波處理的具體方法為：根據(jù)α和β的計算公式
得出α和β的值； 根據(jù)預(yù)測方程
得出方位預(yù)測值和速度預(yù)測值； 最后根據(jù)平滑方程
得出方位估計值和速度估計值；其中，k為航跡融合處理疊加次數(shù)，T為掃描系統(tǒng)周期， Rp為方位預(yù)測值，為速度預(yù)測值，Rs為方位估計值，女s為速度估計值，R m為觀測值；初 始化α = β = 1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多雷達(dá)航跡融合方法，所述航跡融合方法還包括：以所要監(jiān) 視的空域范圍的中心點為中心，將管制空間平面從一個方向到相對的另一個方向分為若干 個水平帶狀空域，作為掃描系統(tǒng)掃描的基本單元；在航跡相關(guān)時，僅搜索本空域帶及其相鄰 空域帶內(nèi)的航跡；每個數(shù)據(jù)融合周期，按照空域帶順序，由上到下或由下到上線性掃描各空 域帶，依次對各空域帶進(jìn)行時空對準(zhǔn)、航跡相關(guān)、航跡融合和系統(tǒng)航跡更新處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多雷達(dá)航跡融合方法，將管制空間平面從北向南劃分為N個 空域帶，編號為〇~N-1，作為系統(tǒng)掃描的基本單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多雷達(dá)航跡融合方法，所述N大于等于20小于等于50。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1、7、8或9所述的多雷達(dá)航跡融合方法，判斷是否航跡相關(guān)的具體方 法步驟為： 步驟501、判斷是否航跡號相關(guān)，是則進(jìn)入下一步，否則判定為航跡不相關(guān)； 步驟502、判斷SSR、方向、方位、速度和高度五個條件是否相關(guān)； 步驟503、判斷所述五個條件中相關(guān)個數(shù)是否大于等于所設(shè)門限值M，是則確認(rèn)為航跡 相關(guān)，否則確認(rèn)為航跡不相關(guān)； 所述M為3,4或5。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多雷達(dá)航跡融合方法，其方法為：對一個掃描系統(tǒng)航跡traj進(jìn)行融合時，采用動態(tài)加權(quán)融合算法對與航跡traj相關(guān)的單雷達(dá)航跡進(jìn)行加權(quán)融合；再利用融合航跡數(shù)據(jù)，用α/β濾波器對系統(tǒng)航跡進(jìn)行濾波處理。算法計算量小，既能保證實時性，又能保證精度。使融合后的目標(biāo)航跡更好的如實描述目標(biāo)。
【IPC分類】G01S7-41
【公開號】CN104730510
【申請?zhí)枴緾N201510162304
【發(fā)明人】馮翔
【申請人】四川九洲空管科技有限責(zé)任公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月8日