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[摘 要]本文介绍了多雷达融合加权平均算法原理、ATC3000应急系统内部融合方法事例与雷神系统内部马赛克介绍了解两个系统内部处理方法,在算法上探讨雷达终端自动化系统假目标问题。
[关键词]加权平均融合 马赛克块 雷神系统 ATC3000应急系统 假目标
中图分类号:TP302.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)28-0035-01
0 引言
ATC3000系统根据多雷达数据事例系统的体系结构、功能和资源分配,采用各传感器最大限度地完成检测、录取和跟踪分类功能,产生状态矢量,分别传输到融合中心进行数据融合,此时归一化处理、互联、相关、融合都是在状态矢量而不是在原始数据上完成的。
雷神系统则是在马赛克块内进行加权融合。
一 加权平均融合原理
设共有P部雷达,各雷达对同一目标进行跟踪获得的航迹,经过空对准后,航迹数据均放在同一坐标系统之下,时空对准后的第k(k=1,2,…,P)部雷达在相同时刻(i=1,2,…,N)的航迹数据(距离、方位)为((i),(i)),k=1,2,…,P;i=1,2,…N 。由于目标的真实运动轨迹未知,将各雷达输出航迹数据的中心点看作是目标真实位置的参考点,各雷达航迹与参考点看作是雷达航迹的偏差,利用统计理论计算出各雷达航迹位置信息(距离、方位)偏差的标准差,以标准差作为雷达输出航迹精度的近似,并以该近似值按(公式1)计算出多雷达航迹加权平均的权值,最后进行加权平均融合运算。
二 系统融合方式
2.1 ATC3000应急系统
设有A、B、C、D、E、F、G七架飞机,它们被3部雷达量测到的情况:
先用雷达1数据列表中的目标航迹分别与雷达2和雷达3的数据列表中的目标航迹进行融合,并把雷达1数据列表中的每一个目标航迹数据结构添加到融合数据列表之中,接着调用目标数据融合模块进行融合(雷达1、雷达2和雷达3之中A,雷达1和雷达2之中的B,雷达1和雷达3之中的C),再用融合结果把融合数据列表中对应的目标航迹信息更换过来。此时融合数据列表中有A、B、C、D四架飞机的融合信息。
然后用雷达2数据列表中的没有被融合过的目标航迹(E和F)与雷达3数据列表中的没有被融合过的目标航迹(E和G)进行融合,并把雷达2数据列表中没有被融合过的目标航迹(E和F)的数据结构添加到融合数据列表之中,接着调用目标数据融合模块进行融合(雷达2和雷达3之中的E),再用融合结果把融合数据列表中对应的目标航迹信息更换过来。此时融合数据列表中有A、B、C、D、E、F六架飞机的融合信息。
最后把雷达3数据列表中的没有被融合过的目标航迹(G)的数据结构添加到融合数据列表之中。此时融合数据列表中有A、B、C、D、E、F和G共七架飞机的融合信息。
2.2 雷神系统
雷神系统马赛克采用细分雷达跟踪的飞机所在的区域。每块马赛克是16海里x16海里。并且向上扩充分为五层。第一层 0: 0m-1524m,第二层 1: 1524m-3049m,第三层 2: 3049m-4573m,第四层3 :4573m-6098m,第五层4 : 6098m-30488m。马赛克设置完全覆盖被监控和管制飞机位置所在空域。马赛克设置是一个最多延展64*64的网格。
每层能最多由四部雷达复盖。 所有被指定功能的雷达会被用来为系统表达式更新轨道。 系统表达式的Plots/ PSR 轨道将会正常地从被定义的首选雷达获得 (只适用於 PSR 轨道). 如果首选的雷达没这项功能或没有PSR,那么二次雷达将被用做Plots/PSR轨道。同样地,如果一次、二次雷达都不能用做Plots,那么第三雷达被使用。如果第一、三部雷达不能使用,第二部将被使用。
三 关于假目标的探讨
雷神系统马赛克块加权平均融合采用人为输入各马赛克块内雷达优选次序,且优选次序决定该部雷达加权平融合计算权值大小,第一优选雷达占最大系统分配固定比值的权值,第二优选雷达占固定系统分配比值第二大的权值,以此类推。在融合运算中仅有少数权值为动态权值根据雷达实时质量检测进行分配。
当某部雷达出现质量问题时,因为该部雷达权值固定,动态权值过少,对于系统形成的航迹影响过小,且该部雷达优选次序越优先对最终信号形成质量影响越大。
ATC3000系统采用动态加权平均融合,对各部雷达信号质量动态评估分值作为加权因子。根据信号质量进行权值分配。信号质量好的雷达分配大的权值,信号出错的雷达减少分配给其的权值。经过相关处理后提高融合处理后新的融合航迹精度。
当某部雷达出现质量问题时,系统根据该雷达信号质量检测计算出该部雷达出现错误,在航迹融合运算中减少其权值,减该部雷达对最终形成信号质量,从而影响减少或避免假目标的出现。
四 结束语
系统形成假目标的原因有很多,这里仅讨论航迹融合算法上的问题。
参考文献
[1] 宋小全 《多传感器数据融合的目标跟踪》 长沙 国防科学技术大学 1997
[2] 何友,王国宏,彭应宁 等 《多传感器信息融合及应用》 北京电子业出版社 2000
[3] 仲崇权,张立勇,杨素英 《基于最小二乘原理的多传感器加权融合算法》 仪器仪表学报 2003,24(4):427403
[4] 凌林林,李滋刚,陈超英,等 《多传感器数据事例时权的最优分配原则》 中国惯性技术学报
[关键词]加权平均融合 马赛克块 雷神系统 ATC3000应急系统 假目标
中图分类号:TP302.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)28-0035-01
0 引言
ATC3000系统根据多雷达数据事例系统的体系结构、功能和资源分配,采用各传感器最大限度地完成检测、录取和跟踪分类功能,产生状态矢量,分别传输到融合中心进行数据融合,此时归一化处理、互联、相关、融合都是在状态矢量而不是在原始数据上完成的。
雷神系统则是在马赛克块内进行加权融合。
一 加权平均融合原理
设共有P部雷达,各雷达对同一目标进行跟踪获得的航迹,经过空对准后,航迹数据均放在同一坐标系统之下,时空对准后的第k(k=1,2,…,P)部雷达在相同时刻(i=1,2,…,N)的航迹数据(距离、方位)为((i),(i)),k=1,2,…,P;i=1,2,…N 。由于目标的真实运动轨迹未知,将各雷达输出航迹数据的中心点看作是目标真实位置的参考点,各雷达航迹与参考点看作是雷达航迹的偏差,利用统计理论计算出各雷达航迹位置信息(距离、方位)偏差的标准差,以标准差作为雷达输出航迹精度的近似,并以该近似值按(公式1)计算出多雷达航迹加权平均的权值,最后进行加权平均融合运算。
二 系统融合方式
2.1 ATC3000应急系统
设有A、B、C、D、E、F、G七架飞机,它们被3部雷达量测到的情况:
先用雷达1数据列表中的目标航迹分别与雷达2和雷达3的数据列表中的目标航迹进行融合,并把雷达1数据列表中的每一个目标航迹数据结构添加到融合数据列表之中,接着调用目标数据融合模块进行融合(雷达1、雷达2和雷达3之中A,雷达1和雷达2之中的B,雷达1和雷达3之中的C),再用融合结果把融合数据列表中对应的目标航迹信息更换过来。此时融合数据列表中有A、B、C、D四架飞机的融合信息。
然后用雷达2数据列表中的没有被融合过的目标航迹(E和F)与雷达3数据列表中的没有被融合过的目标航迹(E和G)进行融合,并把雷达2数据列表中没有被融合过的目标航迹(E和F)的数据结构添加到融合数据列表之中,接着调用目标数据融合模块进行融合(雷达2和雷达3之中的E),再用融合结果把融合数据列表中对应的目标航迹信息更换过来。此时融合数据列表中有A、B、C、D、E、F六架飞机的融合信息。
最后把雷达3数据列表中的没有被融合过的目标航迹(G)的数据结构添加到融合数据列表之中。此时融合数据列表中有A、B、C、D、E、F和G共七架飞机的融合信息。
2.2 雷神系统
雷神系统马赛克采用细分雷达跟踪的飞机所在的区域。每块马赛克是16海里x16海里。并且向上扩充分为五层。第一层 0: 0m-1524m,第二层 1: 1524m-3049m,第三层 2: 3049m-4573m,第四层3 :4573m-6098m,第五层4 : 6098m-30488m。马赛克设置完全覆盖被监控和管制飞机位置所在空域。马赛克设置是一个最多延展64*64的网格。
每层能最多由四部雷达复盖。 所有被指定功能的雷达会被用来为系统表达式更新轨道。 系统表达式的Plots/ PSR 轨道将会正常地从被定义的首选雷达获得 (只适用於 PSR 轨道). 如果首选的雷达没这项功能或没有PSR,那么二次雷达将被用做Plots/PSR轨道。同样地,如果一次、二次雷达都不能用做Plots,那么第三雷达被使用。如果第一、三部雷达不能使用,第二部将被使用。
三 关于假目标的探讨
雷神系统马赛克块加权平均融合采用人为输入各马赛克块内雷达优选次序,且优选次序决定该部雷达加权平融合计算权值大小,第一优选雷达占最大系统分配固定比值的权值,第二优选雷达占固定系统分配比值第二大的权值,以此类推。在融合运算中仅有少数权值为动态权值根据雷达实时质量检测进行分配。
当某部雷达出现质量问题时,因为该部雷达权值固定,动态权值过少,对于系统形成的航迹影响过小,且该部雷达优选次序越优先对最终信号形成质量影响越大。
ATC3000系统采用动态加权平均融合,对各部雷达信号质量动态评估分值作为加权因子。根据信号质量进行权值分配。信号质量好的雷达分配大的权值,信号出错的雷达减少分配给其的权值。经过相关处理后提高融合处理后新的融合航迹精度。
当某部雷达出现质量问题时,系统根据该雷达信号质量检测计算出该部雷达出现错误,在航迹融合运算中减少其权值,减该部雷达对最终形成信号质量,从而影响减少或避免假目标的出现。
四 结束语
系统形成假目标的原因有很多,这里仅讨论航迹融合算法上的问题。
参考文献
[1] 宋小全 《多传感器数据融合的目标跟踪》 长沙 国防科学技术大学 1997
[2] 何友,王国宏,彭应宁 等 《多传感器信息融合及应用》 北京电子业出版社 2000
[3] 仲崇权,张立勇,杨素英 《基于最小二乘原理的多传感器加权融合算法》 仪器仪表学报 2003,24(4):427403
[4] 凌林林,李滋刚,陈超英,等 《多传感器数据事例时权的最优分配原则》 中国惯性技术学报