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1、(10)申请公布号 CN 102879774 A (43)申请公布日 2013.01.16 CN 102879774 A *CN102879774A* (21)申请号 201110196107.4 (22)申请日 2011.07.11 G01S 13/58(2006.01) (71)申请人 哈尔滨工业大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨工业大学 338 信箱电信院电子所 (72)发明人 权太范 许荣庆 张庆祥 于长军 马子龙 赵彬 (74)专利代理机构 北京德恒律师事务所 11306 代理人 陆鑫 高雪琴 (54) 发明名称 短航迹合成方法和装置 (57) 摘要 本发明公开了一种短航迹合成。
2、方法和装置, 其中, 该方法包括 : 在多个短航迹中确定真短航 迹, 并将真航迹之外的其他短航迹剔除, 其中, 真 短航迹满足以下条件中的至少之一 : 该短航迹由 于目标机动或环境变化而形成, 而且该短航迹中 的点迹在时间上均匀分布且该短航迹在航向上为 平滑摆动 ; 对真短航迹进行外推, 并根据预定合 成准则确定真短航迹外推后得到的航迹与其他新 形成的短航迹是否关联 ; 在确定结果为是的情况 下, 对真短航迹、 外推后得到的航迹与新形成的短 航迹进行合成。本发明能够将多个航迹中的假航 迹(不可信的航迹)剔除, 使得后续的合成能够基 于彼此关联真航迹进行, 从而有效改进合成后的 航迹的可信性, 。
3、提高雷达跟踪性能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 11 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 11 页 附图 4 页 1/3 页 2 1. 一种短航迹合成方法, 其特征在于, 包括 : 在多个短航迹中确定真短航迹, 并将所述真航迹之外的其他短航迹剔除, 其中, 所述真 短航迹满足以下条件中的至少之一 : 该短航迹由于目标机动或环境变化而形成, 而且该短 航迹中的点迹在时间上均匀分布且该短航迹在航向上为平滑摆动 ; 对所述真短航迹进行外推, 并根据预定合成准则确定所述真短航迹外推后得到的航迹 与其他新形成的。
4、短航迹是否关联 ; 在确定结果为是的情况下, 对所述真短航迹、 外推后得到的航迹与所述新形成的短航 迹进行合成。 2. 根据权利要求 1 所述的短航迹合成方法, 其特征在于, 根据以下方式中的至少之一 来确定航迹是否由于目标机动或环境变化而形成 : 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且加速度变化存在规律, 则 Tci为真短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且外部环境出现突变, 则 Tci为真短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且加速度变化无规律, 则 Tci为需要剔除的短航 迹 ; 若第i个短航迹Tci的速度单调变化而且外部环境无突变, 则Tci为需。
5、要剔除的短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度无单调变化, 则 Tci为需要剔除的短航迹 ; 其中, 速度单调变化指 : 当目标面向雷达站运动, 则目标径向速度有 VK VK-1; 当目标 背离雷达站运动, 则目标径向速度有 VK VK-1或 |VK| |VK-1| ; 加速度变化有规律指 : 通过 加速度变化信息的特征, 确定是否因目标机动而形成的短航迹 ; 外部环境突变指 : 因外部 环境突变引起连续多个周期无检测点迹。 3. 根据权利要求 1 所述的短航迹合成方法, 其特征在于, 根据以下方式判断短航迹中 的点迹在时间上是否均匀分布 : 在短航迹的点迹满足以下公式的情况下, 确定该。
6、短航迹的点迹在时间上均匀分布, 并 且确定该短航迹为真短航迹 : Ri, i-1 R*, i 2, 3, N, 其中, 航迹的点迹个数为 N, 第 i 个周期的航迹距离 为 Ri, 相邻周期距离误差表示为 Ri, i-1 Ri-Ri-1, 其中, 门限值 R*根据误差序列的均值 确定。 4. 根据权利要求 1 所述的短航迹合成方法, 其特征在于, 所述预定合成准则包括以下 准则 : 时间关联准则 : 如果两个航迹中的第一短航迹外推得到的航迹到达所述两个航迹中的 第二短航迹的起始区域的末端时间与第二短航迹起始时间的时间差满足以 下条件, 则确定所述第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 :其中,是 。
7、时间同步准则门限值, 所述门限值根据所述第一短航迹的末端条件和盲区长度确定 ; 空间关联准则 : 如果所述第一短航迹外推得到的航迹的到达位置与所述第二短航迹起 始位置参数在空间上满足以下条件, 则确定所述第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 : RR*, 并且*, 其中, R是所述第一短航迹和所述第二短航迹之间的距离 差, 是所述第一短航迹和所述第二短航迹之间的方位差, R*为预定的距离差门限值, 权 利 要 求 书 CN 102879774 A 2 2/3 页 3 *为预定的方位差门限值 ; 以及 短航迹属性关联准则 : 如果所述第一短航迹外推得到的航迹的航向、 航速与所述第二 短航迹的航向、。
8、 航速满足以下条件, 则确定所述第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 : |VA-VB| V*而且 |CA-CB| C*, 其中, VA为所述第一短航迹外推得到的航迹的航速, CA 为所述第二短航迹外推得到的航迹的航向, VB为所述第二短航迹的航速, CB为所述第二短 航迹的航向, V*为预定的航速门限值, C*为预定的航向门限值。 5. 根据权利要求 4 所述的短航迹合成方法, 其特征在于, 在所述预定合成准则中的任 一准则的条件不能满足的情况下, 禁止进行合成。 6. 根据权利要求 1 所述的短航迹合成方法, 其特征在于, 在对真短航迹进行外推时, 根 据该真短航迹的末端的状态以及该真短航迹。
9、变化的可能性得到该真短航迹的多个外推后 得到的航迹, 并根据预定合成准则分别确定所述多个外推后得到的航迹与新形成的短航迹 是否关联, 该真短航迹的末端的状态包括以下参数 : 该真短航迹的距离、 方位、 航向、 速度、 加速度。 7. 根据权利要求 1 所述的短航迹合成方法, 其特征在于, 在相邻的两个真短航迹之间 相隔多个周期的情况下, 则在对所述真短航迹进行合成时, 将所述两个真短航迹进行外推 以使所述两个航迹对接, 其中, 将两个航迹中的第一短航迹向第二短航迹外推 X 个周期, 将 所述第二短航迹向所述第一短航迹外推 Y 个周期, X+Y N, 且 X 和 Y 均属于区间 0, N, N 。
10、为所述第一短航迹与所述第二短航迹相隔的周期数量。 8. 一种短航迹合成装置, 其特征在于, 包括 : 真短航迹确定模块, 用于在多个短航迹中确定真短航迹, 并将所述真短航迹之外的其 他短航迹剔除, 其中, 所述真短航迹满足以下条件 : 该短航迹由于目标机动或环境变化而形 成, 而且该短航迹中的点迹在时间上均匀分布且该短航迹在航向上为平滑摆动 ; 联合关联处理模块, 用于对所述真短航迹进行外推, 并根据预定准则确定所述真短航 迹外推后得到的航迹、 与其他新形成的短航迹是否关联 ; 合成模块, 用于在所述联合关联处理模块的确定结果为是的情况下, 对所述真短航迹、 外推后得到的航迹与所述新形成的短航。
11、迹进行合成。 9. 根据权利要求 8 所述的短航迹合成装置, 其特征在于, 所述真短航迹确定模块用于 根据以下方式中的至少之一来确定航迹是否由于目标机动或环境变化而形成 : 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且加速度变化存在规律, 则 Tci为真短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且外部环境出现突变, 则 Tci为真短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且加速度变化无规律, 则 Tci为需要剔除的短航 迹 ; 若第i个短航迹Tci的速度单调变化而且外部环境无突变, 则Tci为需要剔除的短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度无单调变化, 则 Tci。
12、为需要剔除的短航迹 ; 其中, 速度单调变化指 : 当目标面向雷达站运动, 则目标径向速度有 VK VK-1; 当目标 背离雷达站运动, 则目标径向速度有 VK VK-1或 |VK| |VK-1| ; 加速度变化有规律指 : 通过 加速度变化信息的特征, 确定是否因目标机动而形成的短航迹 ; 外部环境突变指 : 因外部 环境突变引起连续多个周期无检测点迹。 10. 根据权利要求 8 所述的短航迹合成装置, 其特征在于, 所述真短航迹确定模块用于 权 利 要 求 书 CN 102879774 A 3 3/3 页 4 根据以下方式判断短航迹中的点迹在时间上是否均匀分布 : 在短航迹的点迹满足以下公。
13、式的情况下, 确定该短航迹的点迹在时间上均匀分布, 并 且确定该航迹为真短航迹 : Ri, i-1 R*, i 2, 3, N, 其中, 航迹的点迹个数为 N, 第 i 个周期短航迹距离 为 Ri, 相邻周期距离误差表示为 Ri, i-1 Ri-Ri-1, 其中, 门限值 R*根据误差序列的均值 确定。 权 利 要 求 书 CN 102879774 A 4 1/11 页 5 短航迹合成方法和装置 技术领域 0001 本发明涉及雷达领域, 并且特别地, 涉及短航迹合成方法和装置。 背景技术 0002 高频地波超视距雷达利用高频波段垂直极化电磁波沿海洋表面的绕射传播原理, 对海上舰船目标和飞行目标。
14、可实现几百公里的超视距探测。高频地波超视距雷达作为 21 世纪雷达, 具有探测海上超视距舰船目标和飞行目标的能力和海态遥感能力。 因此, 发展高 频地波超视距雷达具有重要的地位。 0003 通常, 高频地波超视距雷达工作在频率较为拥挤的短波段, 而且在实际系统中根 据各种干扰情况需要实时更换工作频率。 然而由于短波段目标的散射特性不像微波雷达处 于光学区, 而是处于瑞利区和谐振区, 因此目标回波强度是高频地波超视距雷达工作频率 的函数, 同时工作频率还决定电磁波在海面的传播衰减特性。 另一方面, 电离层干扰是高频 地波超视距雷达工作中十分严重的, 时变的, 经常出现的主要干扰之一。因此, 通常。
15、认为高 频地波超视距雷达性能和工作频率、 海况、 电磁环境(尤其是电离层干扰)和海风等因素有 关, 而且高频地波超视距雷达性能是时间的函数, 即高频地波超视距雷达的性能随不同季 节、 不同时间 ( 如白天和夜间 ) 都不一样。这一问题从目标点迹序列角度看, 高频地波超视 距雷达点迹具有非均匀性、 突变性、 高度分散性等特征 ; 从航迹维持角度看, 航迹能否维持 受外部电磁环境和海况影响很大。如工作频率的更换, 影响目标回波强度和电磁波传播衰 减, 外部电离层强杂波干扰影响高频地波超视距雷达检测性能, 海况以及风的大小和方向 变化也引起高频地波超视距雷达传播衰减的损耗变化。 这些因素最终导致实际。
16、系统中稳定 航迹 ( 指航迹长度较长的航迹 ) 较少, 而短航迹很多 ( 其中, 通常认为短航迹是指长度在几 个点到几十个点的航迹, 雷达转一圈计一个点, 周期长度为一分钟左右 ), 尤其是在远端的 航迹中短航迹更多。即, 一条航迹往往分成好几段短航迹。因此, 要想获得稳定的航迹, 要 求高频地波超视距雷达在较长的时间内外部环境稳定 ( 尤其是电离层杂波较弱 ), 所工作 的频段干扰较弱 ( 指不受干扰的频段较多, 工作频率选择范围大 ), 但这种环境是属于较理 想的状态并且是难以得到的, 尤其是夜间电离层干扰非常活跃的情况下, 因此可靠性航迹 的出现较多是高频地波超视距雷达的一个特殊问题。对。
17、于其他类型的雷达, 同样会因为各 种因素而导致较多数量的航迹出现的问题, 由于这些航迹中有的并不准确, 因此会影响最 终的检测结果。 0004 目前, 对于如何在众多的航迹(尤其是长度较短的短航迹)中识别真假航迹, 并对 真航迹进行航迹合成, 目前尚未提出有效的解决方案, 因此, 无法得到稳定、 完整的航迹, 导 致雷达跟踪性能下降等问题。 发明内容 0005 针对相关技术中无法有效进行真假航迹的识别导致雷达短航迹多的问题, 本发明 提出一种航迹合成方法和装置, 能够对真假航迹进行识别并进行关联性判断, 最后合成稳 说 明 书 CN 102879774 A 5 2/11 页 6 定、 完整的航。
18、迹, 提高雷达跟踪性能。 0006 本发明的技术方案是这样实现的 : 0007 根据本发明的一个方面, 提供了一种短航迹合成方法。 0008 根据本发明实施例的短航迹合成方法包括 : 在多个短航迹中确定真短航迹, 并将 真航迹之外的其他短航迹剔除, 其中, 真短航迹满足以下条件中的至少之一 : 该短航迹由于 目标机动或环境变化而形成, 而且该短航迹中的点迹在时间上均匀分布且该短航迹在航向 上为平滑摆动 ; 对真短航迹进行外推, 并根据预定合成准则确定真短航迹外推后得到的航 迹与其他新形成的短航迹是否关联 ; 在确定结果为是的情况下, 对真短航迹、 外推后得到的 航迹与新形成的短航迹进行合成。 。
19、0009 其中, 根据以下方式中的至少之一来确定航迹是否由于目标机动或环境变化而形 成 : 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且加速度变化存在规律, 则 Tci为真短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且外部环境出现突变, 则 Tci为真短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且加速度变化无规律, 则 Tci为需要剔除的短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且外部环境无突变, 则 Tci为需要剔除的短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci 的速度无单调变化, 则 Tci为需要剔除的短航迹 ; 其中, 速度单调变化指 : 当目标面向雷达站 运动。
20、, 则目标径向速度有 VK VK-1; 当目标背离雷达站运动, 则目标径向速度有 VK VK-1或 |VK| |VK-1| ; 加速度变化有规律指 : 通过加速度变化信息的特征, 确定是否因目标机动而 形成的短航迹 ; 外部环境突变指 : 因外部环境突变引起连续多个周期无检测点迹。 0010 此外, 可根据以下方式判断短航迹中的点迹在时间上是否均匀分布 : 在短航迹的 点迹满足以下公式的情况下, 确定该短航迹的点迹在时间上均匀分布, 并且确定该短航迹 为真短航迹 : Ri, i-1 R*, i 2, 3, N, 其中, 航迹的点迹个数为 N, 第 i 个周期的航 迹距离为Ri, 相邻周期距离误。
21、差表示为Ri, i-1Ri-Ri-1, 其中, 门限值R*根据误差序列的 均值确定。 0011 具体地, 预定合成准则包括以下准则 : 0012 时间关联准则 : 如果两个航迹中的第一短航迹外推得到的航迹到达两个航迹中的 第二短航迹的起始区域的末端时间与第二短航迹起始时间的时间差满足以 下条件, 则确定第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 :其中,是时间 同步准则门限值, 门限值根据第一短航迹的末端条件和盲区长度确定 ; 0013 空间关联准则 : 如果第一短航迹外推得到的航迹的到达位置与第二短航迹起 始位置参数在空间上满足以下条件, 则确定第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 : R R*, 并。
22、且 *, 其中, R 是第一短航迹和第二短航迹之间的距离差, 是第一短航迹和第二短航迹之间的方位差, R*为预定的距离差门限值, *为预定的方 位差门限值 ; 以及 0014 短航迹属性关联准则 : 如果第一短航迹外推得到的航迹的航向、 航速与第二 短航迹的航向、 航速满足以下条件, 则确定第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 : |VA-VB| V*而且 |CA-CB| C*, 其中, VA为第一短航迹外推得到的航迹的航速, CA为第 二短航迹外推得到的航迹的航向, VB为第二短航迹的航速, CB为第二短航迹的航向, V*为 说 明 书 CN 102879774 A 6 3/11 页 7 预定。
23、的航速门限值, C*为预定的航向门限值。 0015 其中, 在预定合成准则中的任一准则的条件不能满足的情况下, 禁止进行合成。 0016 此外, 在对真短航迹进行外推时, 根据该真短航迹的末端的状态以及该真短航迹 变化的可能性得到该真短航迹的多个外推后得到的航迹, 并根据预定合成准则分别确定 多个外推后得到的航迹与新形成的短航迹是否关联, 该真短航迹的末端的状态包括以下参 数 : 该真短航迹的距离、 方位、 航向、 速度、 加速度。 0017 此外, 在相邻的两个真短航迹之间相隔多个周期的情况下, 则在对真短航迹进行 合成时, 将两个真短航迹进行外推以使两个航迹对接, 其中, 将两个航迹中的第。
24、一短航迹向 第二短航迹外推 X 个周期, 将第二短航迹向第一短航迹外推 Y 个周期, X+Y N, 且 X 和 Y 均 属于区间 0, N, N 为第一短航迹与第二短航迹相隔的周期数量。 0018 根据本发明的另一方面, 提供了一种短航迹合成装置。 0019 根据本发明实施例的短航迹合成装置包括 : 真短航迹确定模块, 用于在多个短航 迹中确定真短航迹, 并将真短航迹之外的其他短航迹剔除, 其中, 真短航迹满足以下条件 : 该短航迹由于目标机动或环境变化而形成, 而且该短航迹中的点迹在时间上均匀分布且该 短航迹在航向上为平滑摆动 ; 联合关联处理模块, 用于对真短航迹进行外推, 并根据预定准 。
25、则确定真短航迹外推后得到的航迹、 与其他新形成的短航迹是否关联 ; 合成模块, 用于在联 合关联处理模块的确定结果为是的情况下, 对真短航迹、 外推后得到的航迹与新形成的短 航迹进行合成。 0020 其中, 真短航迹确定模块用于根据以下方式中的至少之一来确定航迹是否由于目 标机动或环境变化而形成 : 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且加速度变化存在规律, 则 Tci为真短航迹 ; 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且外部环境出现突变, 则 Tci为真 短航迹 ; 若第i个短航迹Tci的速度单调变化而且加速度变化无规律, 则Tci为需要剔除的短 航迹 ; 若第 i 个短航迹 T。
26、ci的速度单调变化而且外部环境无突变, 则 Tci为需要剔除的短航 迹 ; 若第i个短航迹Tci的速度无单调变化, 则Tci为需要剔除的短航迹 ; 其中, 速度单调变化 指 : 当目标面向雷达站运动, 则目标径向速度有 VK VK-1; 当目标背离雷达站运动, 则目标 径向速度有 VK VK-1或 |VK| |VK-1| ; 加速度变化有规律指 : 通过加速度变化信息的特征, 确定是否因目标机动而形成的短航迹 ; 外部环境突变指 : 因外部环境突变引起连续多个周 期无检测点迹。 0021 此外, 真短航迹确定模块用于根据以下方式判断短航迹中的点迹在时间上是否均 匀分布 : 在短航迹的点迹满足以。
27、下公式的情况下, 确定该短航迹的点迹在时间上均匀分布, 并且确定该航迹为真短航迹 : Ri, i-1 R, i 2, 3, N, 其中, 航迹的点迹个数为 N, 第 i 个周期短航迹距离为 Ri, 相邻周期距离误差表示为 Ri, i-1 Ri-Ri-1, 其中, 门限值 R*根 据误差序列的均值确定。 0022 本发明通过根据目标机动和环境变化、 以及该航迹的时间和空间分布来确定真短 航迹, 进而将其他航迹剔除, 之后再对真短航迹进行多假设外推, 并判断外推后的航迹与其 他新形成的短航迹是否关联, 在判断关联的情况下, 对之前确定的真航迹进行合并, 从而能 够将多个航迹中的假航迹 ( 不可信的。
28、航迹 ) 剔除, 使得后续的合成能够基于彼此关联真航 迹进行, 从而有效改进合成后的航迹的可信性, 提高雷达跟踪性能。 说 明 书 CN 102879774 A 7 4/11 页 8 附图说明 0023 图 1 是根据本发明实施例的航迹合成方法的简要处理流程图 ; 0024 图 2 是根据本发明实施例的航迹合成方法的基本原理示意图 ; 0025 图 3 是根据本发明实施例的航迹合成方法中短航迹合成联合准则的原理图 ; 0026 图 4 是根据本发明实施例的航迹合成方法中短航迹多假设外推原理图 ; 0027 图 5 是根据本发明实施例的航迹合成方法在盲区较大时短航迹前后向外推拟合 的示意图 ; 。
29、0028 图 6 是根据本发明实施例的航迹合成方法的处理实例的流程图 ; 0029 图 7 是根据本发明实施例的航迹合成装置框图。 具体实施方式 0030 本发明能够根据目标机动和环境变化、 或者该航迹的时间和空间分布来确定真短 航迹, 进而将其他航迹剔除, 之后再对航迹进行假设性的外推, 并判断外推后的航迹与其他 新形成的短航迹之间是否存在关联, 在判断关联的情况下, 对之前确定的真航迹进行合并, 从而能够将多个航迹 ( 可以是较短的航迹, 也可以是较长的航迹 ) 中的假航迹 ( 不可信的 航迹)剔除, 使得后续的合成(既可以是短航迹与短航迹的合成, 也可以是长航迹与短航迹 的合成、 长航迹。
30、与长航迹的合成 ) 能够基于彼此关联真航迹进行, 从而有效改进了合成后 的航迹的可信性, 能够形成稳定的航迹, 提高稳定航迹的概率, 提高了雷达的跟踪性能。 0031 本发明基本原理是首先在众多的短航迹集合中, 识别真假短航迹, 剔除虚假短航 迹, 并根据短航迹合成联合准则判断要不要合成, 若属于来自同一原航迹的短航迹 ( 即关 联 ), 则通过外推方法进行航迹合成, 最终形成稳定的全局航迹。本发明不同于网络中心战 为研究背景提出的航迹合成概念, 在解决真假短航迹识别基础上, 要解决在盲区 ( 即航迹 不连续 ) 内的航迹处理问题。就观测空间概念来讲, 本发明的短航迹合成可以在系统不可 观测空。
31、间(指系统观测为空集)上的信息处理 ; 而从航迹处理角度来讲, 本发明通过短航迹 合成形成稳定航迹, 能够有效适用于不连续航迹处理和盲航迹处理。 0032 本领域内, 雷达很可能检测到的长度较短的航迹, 而导致这种航迹出现的原因包 括环境、 干扰等多种因素, 本领域内通常将这种航迹称为短航迹, 而对于如何界定长航迹和 短航迹是本领域技术人员所知晓的, 本文不再对区分航迹长短的方式进行描述。 0033 下面将结合附图详细描述本发明的实施例。 0034 图 1 是根据本发明实施例的航迹合成方法的流程图。 0035 如图 1 所示, 根据本发明实施例的航迹合成方法包括 : 0036 步骤 S101,。
32、 在多个短航迹中确定真短航迹, 并将真航迹之外的其他短航迹剔除, 其 中, 真短航迹满足以下条件中的至少之一 : 该短航迹由于目标机动或环境变化而形成, 而且 该短航迹中的点迹在时间上均匀分布且该短航迹在航向上为平滑摆动 ( 此处, 目标机动和 环境变化这两个条件可以单独使用, 也可以组合使用, 组合使用时两个条件的判断顺序不 限 ) ; 0037 步骤 S103, 对真短航迹进行外推, 并根据预定合成准则确定真短航迹外推后得到 的航迹与其他新形成的短航迹是否关联 ; 说 明 书 CN 102879774 A 8 5/11 页 9 0038 步骤 S105, 在确定结果为是的情况下, 对真短航。
33、迹、 外推后得到的航迹与新形成的 短航迹进行合成。 0039 根据以下方式中的至少之一来确定航迹是否由于目标机动或环境变化而形成 : 0040 若第i个短航迹Tci的速度单调变化而且加速度变化存在规律, 则Tci为真短航迹 ; 0041 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且外部环境出现突变, 则 Tci为真短航迹 ; 0042 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且加速度变化无规律, 则 Tci为需要剔除的 短航迹 ; 0043 若第 i 个短航迹 Tci的速度单调变化而且外部环境无突变, 则 Tci为需要剔除的短 航迹 ; 0044 若第 i 个短航迹 Tci的速度无单调变化,。
34、 则 Tci为需要剔除的短航迹 ; 0045 其中, 速度单调变化指 : 当目标面向雷达站运动, 则目标径向速度有 VK VK-1; 当 目标背离雷达站运动, 则目标径向速度有 VK VK-1或 |VK| |VK-1| ; 加速度变化有规律指 : 通过加速度变化信息的特征, 确定是否因目标机动而形成的短航迹 ; 外部环境突变指 : 因 外部环境突变引起连续多个周期无检测点迹。 0046 另一方面, 可以根据以下方式判断短航迹中的点迹在时间上是否均匀分布 : 0047 在短航迹的点迹满足以下公式的情况下, 确定该短航迹的点迹在时间上均匀分 布, 并且确定该短航迹为真短航迹 : 0048 Ri, 。
35、i-1 R*, i 2, 3, N, 其中, 航迹的点迹个数为 N, 第 i 个周期的航迹距 离为Ri, 相邻周期距离误差表示为Ri, i-1Ri-Ri-1, 其中, 门限值R*根据误差序列的均值 确定。 0049 此外, 上述预定准则包括以下三个关联条件 : 0050 时间关联准则 : 如果两个航迹中的第一短航迹外推得到的航迹到达两个航迹中的 第二短航迹的起始区域的末端时间与第二短航迹起始时间的时间差满足以 下条件, 则确定第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 :其中,是时间 同步准则门限值, 门限值根据第一短航迹的末端条件和盲区长度确定 ; 0051 空间关联准则 : 如果第一短航迹外推得到。
36、的航迹的到达位置与第二短航迹起 始位置参数在空间上满足以下条件, 则确定第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 : R R*, 并且 *, 其中, R 是第一短航迹和第二短航迹之间的距离差, 是第一短航迹和第二短航迹之间的方位差, R*为预定的距离差门限值, *为预定的方 位差门限值 ; 以及 0052 短航迹属性关联准则 : 如果第一短航迹外推得到的航迹的航向、 航速与第二 短航迹的航向、 航速满足以下条件, 则确定第一短航迹和第二短航迹之间存在关联 : |VA-VB| V*而且 |CA-CB| C*, 其中, VA为第一短航迹外推得到的航迹的航速, CA为第 二短航迹外推得到的航迹的航向, V。
37、B为第二短航迹的航速, CB为第二短航迹的航向, V*为 预定的航速门限值, C*为预定的航向门限值。 0053 如果外推得到的航迹的到达位置与起始位置参数在空间上满足以下条件, 则确定 和之间存在关联 : R R*, 并且 *, 其中, R 是和之间的距离差, 是和 说 明 书 CN 102879774 A 9 6/11 页 10 之间的方位差, R*为预定的距离差门限值, *为预定的方位差门限值 ; 0054 如果外推得到的航迹的航向、 航速与的航向、 航速满足以下条件, 则确定和之间存 在关联 : |VA-VB| V*而且 |CA-CB| C*, 其中, VA为外推得到的航迹的航速, C。
38、A为外推 得到的航迹的航向, VB为的航速, CB为的航向, V*为预定的航速门限值, C*为预定的航 向门限值。 0055 在采用多个上述准则的组合进行判断时, 在预定合成准则中的任一准则的条件不 能满足的情况下, 禁止进行合成。 0056 其中, 在对真航迹进行外推时, 根据该真短航迹的末端的状态以及该真航迹变化 的可能性得到该真短航迹的多个外推后得到的航迹, 并根据预定合成准则分别确定多个外 推后得到的航迹与新形成的短航迹是否关联, 该真短航迹的末端的状态包括以下参数 : 该 真短航迹的距离、 方位、 航向、 速度、 加速度或其组合。 0057 其中, 在对一个真短航迹进行外推时, 外推。
39、长度为该航迹的末端时间与另一航迹 的起始时间之差。 由于该航迹的加速度是估值, 而且在外推期间可变的, 因此本实施例可 以将该航迹外推期间的加速度看作是以为中心可变的变量, 即依据原有航迹末端状态估 计, 假设几种可能的终端条件(主要是机动加速度)来进行外推, 从而解决在外推期间加速 度的不确定性问题, 有助于进一步提高短航迹合成准确度。 0058 此外, 在相邻的两个真短航迹之间相隔多个周期的情况下, 则在对真短航迹进行 合成时, 将两个真短航迹进行外推以使两个航迹对接, 其中, 将两个航迹中的第一短航迹向 第二短航迹外推 X 个周期, 将第二短航迹向第一短航迹外推 Y 个周期, X+Y N。
40、, 且 X 和 Y 均 属于区间 0, N, N 为第一短航迹与第二短航迹相隔的周期数量。 0059 下面, 同样以短航迹为例, 描述本发明进行航迹合成的方案, 应当注意, 下文中的 短航迹仅仅是一个实例, 对于较长的航迹, 同样可以采用类似的方式进行识别和合成。 0060 图 2 示出了本发明对于短航迹进行识别和合成的基本原理。对于短航迹, 本实施 例的处理主要由真假短航迹识别、 短航迹合成联合准则 ( 由于在根据联合准则进行判断 时, 需要根据时间、 空间和属性等特性进行判断, 因此, 该部分也可以称为时空属性联合准 则 )、 航迹拟合等三大部分组成, 在真假短航迹识别后可以进行短航迹的外。
41、推, 之后再进行 时空属性联合准则的判断。其中, 真假短航迹识别把短航迹集合分为需要外推的短航迹 ( 即真航迹 ) 和需要剔除的虚假短航迹两大类。短航迹合成联合准则主要寻找需要航迹合 成的短航迹对, 主要由假设数目的确定、 航迹的外推以及短航迹合成 ( 时空 + 属性 ) 联合准 则等三部分组成。其中前二项多假设航迹外推是根据原有短航迹末端条件 ( 指短航迹终止 时刻的状态 ) 多假设的状态值作为初值航迹外推。短航迹合成 ( 时空 + 属性 ) 联合准则是 一种综合决策准则, 它从航迹时空特征和属性(主要指航迹的航向、 航速等信息)两方面进 行是否要合成的判决。航迹拟合模块是对判定为合成的航迹。
42、盲区进行航迹外推拟合, 最终 通过合成 ( 接力跟踪 ) 形成稳定航迹。 0061 上述的真假短航迹识别, 完成短航迹的真假分类。即把短航迹集合分为需要外推 的短航迹和需要剔除的虚假短航迹两大类。真假短航迹识别准则由属性识别和时空分布 特征识别两部分组成。属性识别首先通过短航迹的属性识别, 把因目标机动而产生的短航 迹和因外部环境的变化而形成的短航迹归为真航迹。 前者指跟踪关联处理因目标机动没有 找到关联点而产生的短航迹, 而后者指因外部杂波干扰淹没目标无检测点迹而产生的短航 说 明 书 CN 102879774 A 10 7/11 页 11 迹。它们均属于真短航迹。 0062 真假短航迹识别。
43、准则如下 : 0063 1) 若第 i 个短航迹 Tci速度单调变化而且加速度变化有规律, 则 Tci为真短航迹 0064 2) 若第 i 个短航迹 Tci速度单调变化而且外部环境突变, 则 Tci为真短航迹 0065 3) 若第 i 个短航迹 Tci速度单调变化而且加速度变化无规律, 则 Tci为虚假短航迹 0066 4) 若第 i 个短航迹 Tci速度单调变化而且外部环境无突变, 则 Tci为虚假短航迹 0067 5) 若第 i 个短航迹 Tci速度无单调变化, 则 Tci为虚假短航迹 0068 上述属性识别准则中, 速度单调变化指 : 当目标面向雷达站运动(即RKRK-1), 则 目标径。
44、向速度有 VK VK-1; 当目标背离雷达站运动 (RK RK-1), 则目标径向速度有 VK VK-1 或 |VK| |VK-1| ; 加速度变化有规律指 : 通过加速度变化信息的特征, 是否因目标机动而形 成短航迹 ; 外部环境突变指 : 因外部电磁环境突变引起连续几个周期无检测而形成的短航 迹。 为实现这一准则, 在航迹起始开始, 要计算目标的速度变化单调性, 目标机动特性估计, 计算检测背景噪底的大小变化等。在上述准则中, 对于目标机动特性的判别主要依据目标 散射面积 RCS 变化来进行的。若目标 RCS 突然变小而且目标多普勒普图突然展宽, 则认为 目标处于机动状态。在上述准则中, 。
45、外部环境突变是通过检测背景的突变来提取的。若检 测背景噪底越来越大或突变 ( 如雷电、 电离层等冲击干扰 ), 说明短航迹是由于外部干扰而 产生的。但是随着外部电磁环境的改善, 雷达系统可能重新形成航迹。即, 被丢失的航迹又 形成。 0069 时空分布特征识别是依据短航迹的点迹时空分布特征进行真假短航迹的分类。 这 里时空分布特征指短航迹的点迹在时间和航向上的分布特征。 虚假的短航迹的点迹通常在 时间上(实际上每一周期目标运动距离)非均匀分布的, 甚至是非单调分布, 即短航迹点迹 在距离维或方位维上不单调变化。 但是真短航迹的点迹在该航向上是按采样时间顺序具有 较均匀的分布。这就是真假短航迹识。
46、别的时间分布特性。 0070 设短航迹的点迹个数为 N, 第 i 个周期短航迹距离为 Ri, 前后周期距离误差表述为 Ri, i-1 Ri-Ri-1。 0071 若满足 Ri, i-1 R* i 2, 3, N (1) 0072 则短航迹具有真短航迹的时间分布特征。 0073 其中, 门限值 R*可参考误差序列的均值给定。 0074 若Ri, i-1序列变符号, 说明该序列是非单调的, 即距离变化并不是同号的, 这时作 为虚假段航迹处理。 0075 另一方面, 真假短航迹在空间上, 即短航迹的点迹在航向上的摆动情况完全不同。 即真短航迹在确定的航向上具有较好的平滑性 ( 满足空间分布线性度 )。
47、, 而虚假短航迹通 常在航向上的左右大摆动。即、 短航迹具有凸显的 “锯齿” 形状。因此, 本发明依据短航迹 点迹计算该短航迹的线性度来进行短航迹在空间上的识别。 0076 总之, 本发明的真假短航迹识别是通过高频地波超视距雷达短航迹点迹在属性和 时空分布特征来综合进行的。 0077 的短航迹合成 ( 时空 + 属性 ) 联合准则, 是一种多假设联合判决准则, 图 3 示出了 该准则处理过程。其中, 在综合决策处理时, 如果同时满足上述三个准则时, 才进行航迹合 说 明 书 CN 102879774 A 11 8/11 页 12 成, 如果不同时满足三个准则, 则不进行航迹合成。 0078 本。
48、准则包括如下三个方面准则 : 0079 一是时间同步准则。 对于需要合成的两个短航迹来讲, 时间上是同步的, 即原有的 短航迹A外推航迹到达新形成的短航迹B起始区域的末端时间和B短航迹起始时间在 理论上是同步的。因此, 若两个短航迹时间差满足下面准则, 则认为短航迹 A 和 B 满足时间同步准则。即 0080 0081 其中,是时间同步准则门限值, 可根据航迹 A 末端条件和盲区长度来给定。 0082 二是空间关联准则。短航迹 A 外推航迹到达位置与短航迹 B 起始位置参数在空间 上满足给定的波门。对于高频地波超视距雷达来讲, 若满足下面准则, 则认为短航迹 A 和 B 满足空间关联准则。 0083 若 R R*而且 *, 则短航迹 A 和 B 满足空间关联 (3) 0084 其中, R 和 分别是短航迹 A 和 B 之间距离与方位差 ; R*和 *为给定 的门限值, 可根据跟踪系统关联处理门限值给定。 0085 三是短航迹属性识别准则。由原有的短航迹 A 外推形成的航迹和新形成的短航迹 B 的航向、 航速基本保持一致, 说明这两个航迹可能是属于同一个属性的航迹。设 VA, CA分 别为原有的短航迹 A 外。