一种TWS雷达目标空间位置分组并行跟踪处理方法与流程

本发明涉及一种tws雷达主动数据处理目标跟踪方法。

背景技术：

主动雷达目标跟踪已经历经50多年的发展历程。其基本思想最早是由wax于1955年提出，20世纪60年代初，sittler深入地研究了多目标跟踪理论和数据关联等问题，并取得了一些重要的研究成果。在20世纪70年代初，y.bar-shalom和r.singer等人开创性的将数据关联技术和卡尔曼滤波技术有机的结合对目标跟踪进行了更加深入的研究，并取得突破性的进展。20世纪70年代至80年代末是多目标跟踪技术高速发展时期，以y.bar-shalom，r.singer，w.d.blair等为代表的学者在数据关联以及机动目标跟踪等方面取得了重要突破，提出了概率数据关联滤波、多假设跟踪、分层融合，交互多模型、时间相关模型等经典算法。

目标跟踪方法的流程通常为数据预处理，点航迹数据编排，点航迹关联，航迹滤波更新。通常情况下，经典的目标跟踪方法在方位数据的驱动下，像流水线一样，由点迹数据产生航迹数据。

随着算法复杂度的上升和输入数据的多样性，数据的组合爆炸成为了主动雷达目标跟踪方法所面临的最棘手问题。在相关雷达主动数据处理的论著中，一般较为复杂的关联滤波算法，诸如联合概率分配算法，多假设算法等，都会被描述为耗时，计算量大，工程应用难度高，进而针对这些存在的困难提出一系列应用假设，将算法的完整性和复杂度降低，使得最优算法下降为次优或者局部最优。但是不可否认的事实是，算法的性能出现了不可避免的下降。本发明在充分考虑了以上影响tws雷达目标跟踪处理算法性能的因素后，对tws雷达目标跟踪方法进行拆分，利用ppc板上多个独立的cpu来并行处理，与经典的目标跟踪方法相比降低了所需要的时间，为更复杂的，性能更好的算法腾出了时间上的裕度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种tws雷达目标空间位置分组并行跟踪处理方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：ppc板上的1号cpu通过板卡上的数据通讯模块rapidio接收雷达前端传输来的扫描波位和目标点迹数据，并建立点迹和波位存储数据结构，将点迹和波位数据按照方位扇区的编排方式存储在相应的数据结构中。对于输入的点迹，建立点迹杂波图，进行点迹级的杂波剔除。将点迹杂波图的结果通过rapidio发送至2号cpu。

在2号cpu上，接收1号cpu的处理结果和雷达前端传输来的扫描波位和目标点迹数据，完成点迹预处理，并按照位置动态分组的方法，将满足分组位置门限的航迹目标编为一组。对同一组的目标，计算组内目标和雷达点迹的相关域大小。相关域被描述为方位起始，方位结束，距离起始，距离结束。

当当前波位扫过某一组目标的相关域时，该组目标标记为待处理目标组。以固定的方位为处理触发时机，当当前波位超过触发时机方位时，统计待处理目标组的个数。当待处理目标组个数大于1时，将待处理目标组按照个数，通过rapidio平均分配到2号cpu，3号cpu，4号cpu上。当2号cpu，3号cpu，4号cpu将分配的待处理目标组处理完毕后，通过rapidio将结果发至2号cpu，由2号cpu将跟踪结果输出。利用ppc板上的计算资源实现目标跟踪的并行处理。

本发明与现有方法相比，其显著优点为：

由于tws雷达前端对空域是按照方位顺序扫描的，其得到的雷达探测数据也是按照空间顺序编排的，所以本发明提及的方法与现有方法一样，按照空间顺序完成对目标的跟踪处理。与现有方法的区别在于，采用位置动态分组的方法将目标进行分组聚类，在方位数据的触发下，把现有方法中需要串行处理的目标以目标组的形式分配到ppc的空闲计算单元中进行并行处理。将输入数据的预处理也分配到ppc的空闲计算单元中进行处理。由于ppc板上各cpu之间通过rapidio进行数据交互的时间损耗很小，故数据预处理并行处理和目标分组聚类后的并行处理可以降低目标跟踪所需要的时间。

本发明利用rapidio完成ppc板上各cpu之间的数据交互，将目标跟踪主处理程序中的数据预处理软件单元和目标关联滤波软件单元分配到ppc板的不同cpu内并行计算，通过对目标进行分组聚类，将待处理的目标组分配到多个cpu中并行计算，完成边扫描边跟踪雷达目标的跟踪。由于降低了目标跟踪所需要的时间，在与现有方法相同的处理要求时延内，本发明所提及的跟踪方法可以采用更复杂算法，来提高跟踪性能。同时将数据预处理软件单元从目标跟踪主处理软件中拆分出来，利用多cpu并发处理，一方面节约了处理时间，另一方面降低了数据预处理软件和目标跟踪主处理软件的耦合度，提高了程序的健壮性。

附图说明

图1本发明tws雷达目标空间位置分组并行跟踪处理方法的流程图。

图2数据预处理流程和目标跟踪主流程并发设计示意图。

图3目标动态位置分组聚类后并行处理示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种tws雷达目标空间位置分组并行跟踪处理方法，具体流程如图1所示。本发明提及的方法适用于ppc板卡上具有3个及以上独立计算资源的ppc板。

(1)ppc板上的1号cpu通过板卡上的数据通讯模块rapidio接收雷达前端传输来的扫描波位和目标点迹数据，并建立点迹和波位存储数据结构，将点迹和波位数据按照方位扇区的编排方式存储在相应的数据结构中。扇区的数据存储结构以11.25°为一个扇区跨度，全空域分为32个扇区。根据点迹中的方位信息计算出点迹处于的扇区，将点迹数据包括距离，方位，时间，幅度存入对应的扇区。根据波位数据中的中心方位计算出波位处于的扇区，将波位数据包括起始方位，结束方位，时间存入对应的扇区。对输入的点迹进行数据预处理，数据预处理是指建立点迹杂波图，通过速度分级的方式，经过多周期的数据积累，将低于设定速度门限的点迹挑选出来作为杂波，进行点迹级的杂波剔除。将点迹杂波图的结果通过rapidio发送至2号cpu、3号cpu、4号cpu，这里点迹杂波图的结果指的是根据被挑选出来的低于设定的速度门限点迹的方位计算出来的中心位置。点迹杂波图的结果定期更新。2号cpu、3号cpu、4号cpu利用数据预处理的结果来指导目标关联滤波。流程示意图见图2。

(2)在每一次波位扫过正北方位时，触发目标航迹进行分组聚类，分组的原则以目标之间的距离为门限，该门限以雷达分辨率折算至目标间相互距离的1.5倍为准，以连通的方式完成组内目标的挑选。对同一组的目标，统计组内目标和点迹关联波门在方位上距离上的上限和下限，并以此作为组内目标和雷达点迹的相关域。相关域被描述为方位起始，方位结束，距离起始，距离结束。流程示意图见图3。

(3)当当前波位扫过一组目标相关域的方位结束位置时，该组目标被标记为待处理目标组。从正北方位0°开始，以45°为界，将雷达一个周期扫描的360°空域分为8个触发点，每到一个触发点，统计待处理的目标组个数。当待处理的目标组个数大于1时，将待处理目标组按照个数，通过rapidio平均分配到2号cpu，3号cpu，4号cpu上。当2号cpu，3号cpu，4号cpu将分配的待处理目标组处理完毕后，通过rapidio将结果发至2号cpu，由2号cpu将跟踪结果输出。通过rapidio传输的是完整的航迹数据结构，保证2号cpu，3号cpu，4号cpu上处理结果汇总后的信息一致性。流程示意图见图3。