专利名称：一种数字船用雷达arpa中的信息处理方法
技术领域：
本发明涉及一种雷达信号处理技术，尤其是涉及ー种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法。
背景技术：
船用雷达是海上航行的重要辅助设备，对早期航海安全起到了至关重要的作用。 但繁忙的海上交通导致船舶碰撞事件时有发生，仅是船用雷达已经不能满足新形势下海上安全航行的要求，在这种情况下ARPA (Automatic Radar Plotting Aid,自动雷达标绘仪)被提了出来。ARPA是船用雷达功能的延伸，而船用雷达则可以看作是ARPA系统的传感器，为ARPA系统提供连续的目标位置信息。ARPA的出现在很大程度上提高了航船避碰能力，其主要是通过船用雷达提供的目标位置信息和本船的航速位置信息来识别、录取、跟踪目标，进而实现报警和避碰功能。国际海事组织通过相关协议要求大于或等于1000吨的船舶必须使用ARPA系统，使得ARPA系统在船用雷达中得到了广泛的应用。对于新型的数字船用雷达，ARPA系统的信息处理技术也需要与时俱迸。但由于传统的ARPA系统的信息处理技术中的数据滤波是采用极坐标系下的简化α-β滤波方法或直角坐标系下的简化α-β滤波方法进行滤波处理的，这种简化的α-β滤波方法对数字船用雷达提供的目标位置信息滤波会产生ー些误差，从而可能导致目标跟踪失败，此外，传统的ARPA系统的信息处理技术还不能对机动目标进彳了跟踪。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高目标跟踪能力的数字船用雷达ARPA中的信息处理方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为ー种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其特征在于它的处理过程为在每个雷达扫描周期，由AD转换器采集雷达上単元提供的雷达脉冲信号，并将量化后的雷达脉冲信号传输给FPGA ;然后由FPGA对量化后的雷达脉冲信号进行海杂波处理，得到每个目标船的极坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息传输给DSP，其中，目标船的极坐标信息包括目标船的径向距离和方位角；接着由DSP将每个目标船的极坐标信息变换为每个目标船的直角坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息和对应的直角坐标信息传输给ARPA，其中，直角坐标信息包括目标船的横坐标和纵坐标；最后由ARPA对每个目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应α -β滤波处理，获取本船与每个目标船的相遇时间和相遇距离，实现目标跟踪和避碰报警，并设定每个目标船在下ー个雷达扫描周期的录取波门，具体过程如下①在ARPA中预先设置N个目标信息存储空间，其中一个目标信息存储空间用于存储ー个预录取目标船或已录取目标船的位置速度信息，位置速度信息包括目标船的径向距离、目标船的方位角、本船与目标船在横坐标方向上的距离、本船与目标船在纵坐标方向上的距离、本船与目标船在横坐标方向上的相对速度、本船与目标船在纵坐标方向上的相对速度、本船与目标船在横坐标方向上的距离预测误差均方根及本船与目标船在纵坐标方向上的距离预测误差均方根；②将第k个雷达扫描周期上当前正在处理的目标船定义为当前目标船；③判断当前目标船的径向距离是否小于设定的警戒圈半径，如果是，则执行步骤④，否则，对当前目标船不作处理，然后执行步骤⑦；④判断当前目标船是否在任一个预录取目标船或已录取目标船的录取波门内，如果是，则对当前目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应α-β滤波处理，得到本船与当前目标船在横坐标方向上的距离X。(k)、本船与当前目标船在横坐标方向上的相対速度vxc;(k)、本船与当前目标船在横坐标方向上的距离预测误差均方根σρχ (k)和本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离y。(k)、本船与当前目标船在纵坐标方向上的相对速度vyc;(k)、本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离预测误差均方根σ py(k)，Xc (k) =Xp (k) + α x (k) [xm (k) -χρ (k)],
vxc (k) =Vxc (k-D + β x(k) [xm (k) -χρ (k) ] /T,
权利要求
1.一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其特征在于它的处理过程为在每个雷达扫描周期，由AD转换器采集雷达上单元提供的雷达脉冲信号，并将量化后的雷达脉冲信号传输给FPGA ;然后由FPGA对量化后的雷达脉冲信号进行海杂波处理，得到每个目标船的极坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息传输给DSP，其中，目标船的极坐标信息包括目标船的径向距离和方位角；接着由DSP将每个目标船的极坐标信息变换为每个目标船的直角坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息和对应的直角坐标信息传输给ARPA，其中，直角坐标信息包括目标船的横坐标和纵坐标；最后由ARPA对每个目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应滤波处理，获取本船与每个目标船的相遇时间和相遇距离，实现目标跟踪和避碰报警，并设定每个目标船在下一个雷达扫描周期的录取波门，具体过程如下 ①在ARPA中预先设置N个目标信息存储空间，其中一个目标信息存储空间用于存储一个预录取目标船或已录取目标船的位置速度信息，位置速度信息包括目标船的径向距离、目标船的方位角、本船与目标船在横坐标方向上的距离、本船与目标船在纵坐标方向上的距离、本船与目标船在横坐标方向上的相对速度、本船与目标船在纵坐标方向上的相对速度、本船与目标船在横坐标方向上的距离预测误差均方根及本船与目标船在纵坐标方向上的距离预测误差均方根； ②将第k个雷达扫描周期上当前正在处理的目标船定义为当前目标船； ③判断当前目标船的径向距离是否小于设定的警戒圈半径，如果是，则执行步骤④，否贝U，对当前目标船不作处理，然后执行步骤⑦； ④判断当前目标船是否在任一个预录取目标船或已录取目标船的录取波门内，如果是，则对当前目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应a-P滤波处理，得到本船与当前目标船在横坐标方向上的距离x。(k)、本船与当前目标船在横坐标方向上的相对速度vxc;(k)、本船与当前目标船在横坐标方向上的距离预测误差均方根Opx (k)和本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离y。(k)、本船与当前目标船在纵坐标方向上的相对速度vyc(k)、本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离预测误差均方根0 py(k)， xc (k) =Xp (k) + a x (k) [xm (k) _xp (k)], vxc (k) =vxc (k-1) + @ x (k) [xm (k) -xp (k)]/T,
2.根据权利要求I所述的一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其特征在于所述的极坐标信息表示为(S，0)，S表示目标船的径向距离，0表示目标船的方位角，其中，极坐标系的原点为本船；所述的直角坐标信息表示为(x，y)，X表示目标船的横坐标，X=SXcos 0 , y表示目标船的纵坐标，y=SX sin 0。
3.根据权利要求I或2所述的一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其特征在于所述的步骤①中N的值大于20。
4.根据权利要求3所述的一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其特征在于所述的步骤①中预录取目标船是指暂时不知真伪的目标船，已录取目标船是指已确认为真的目标船。
5.根据权利要求4所述的一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其特征在于所述的步骤④和所述的步骤⑧中j=10。
全文摘要
本发明公开了一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其处理过程为在每个雷达扫描周期，由AD转换器采集雷达上单元提供的雷达脉冲信号，并将量化后的雷达脉冲信号传输给FPGA；然后由FPGA对量化后的雷达脉冲信号进行海杂波处理，得到每个目标船的极坐标信息，并传输给DSP；接着由DSP将每个目标船的极坐标信息变换为直角坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息和对应的直角坐标信息传输给ARPA；最后由ARPA对每个目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应α-β滤波处理，获取本船与每个目标船的相遇时间和相遇距离，优点在于由于采用了直角坐标系下的自适应α-β滤波方法，因此滤波精度得到了有效地提高，同时也很好的实现了机动目标的跟踪。
文档编号G01S13/72GK102736078SQ201210233778
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者冉元进, 李 浩, 李浩泷, 田丹, 阎旭, 陈曦, 陈闹, 陶吉怀 申请人:宁波成电泰克电子信息技术发展有限公司