一种多雷达航迹融合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多雷达航迹融合，特别是涉及一种适用于空中交通管制（ATC)自 动化系统中采用的多雷达航迹融合方法。
【背景技术】
[0002] 多雷达数据融合系统主要分两类：集中式处理系统和分布式处理系统。集中式结 构将各单雷达的点迹信息集中到多雷达处理中心，进行时空对准、点迹相关、数据互联、航 迹滤波、预测与综合跟踪。这种结构的最大优点是信息损失小，但数据相关比较困难，并要 求系统必须具备大容量的能力，计算负担重，系统的生存能力也较差。分布式的特点是：先 由各自的单雷达数据处理器进行航迹跟踪，产生单雷达航迹，然后送至融合中心；由中心完 成关联和融合，形成多雷达融合航迹。这类系统的应用很普遍，例如在军事C 3系统和军民 航空中管制系统中。它不仅具有局部独立跟踪能力，而且具有全局监视和评估能力；系统的 造价相对较低；且有较强的生存能力。
[0003] 目前民航空管系统的现状是：一个管制中心往往具有多个独立的异地雷达或雷达 数据源（外地引入），这些信号源中，有未跟踪过的点迹，也有跟踪过的航迹，各雷达有不同 的扫描周期和同步时钟。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种算法计量小，实时性高，精度高的多雷达航 迹融合方法。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：一种多雷达航迹融合方法，其方法为：对一个扫描 系统航迹traj进行融合时，采用动态加权融合算法对与航迹traj相关的单雷达航迹进行 加权融合；再利用融合航迹数据，用α/β滤波器对系统航迹进行滤波处理。
[0006] 作为优选，采用动态加权融合算法对与航迹traj相关的单雷达航迹进行加权融 合的具体方法步骤为：
[0007] 步骤101、取一个与航迹traj相关的单雷达航迹radarTraj ;
[0008] 步骤102、计算单雷达航迹radarTraj的动态加权因子Pow ;
[0009] 步骤103、判断与航迹traj相关的单雷达航迹是否遍历完毕，是则进入下一步，否 则返回步骤101 ;
[0010] 步骤104、进行加权融合得到加权融合后的目标航迹参数Para。
[0011] 作为优选，所述步骤102的具体方法为：根据雷达的测量精度和类型，设置一个经 验性的初始加权因子P〇w0,精度高的权值大，精度低的权值小；根据航迹信息的完备性以 及精确度，动态调节加权因子，精度高的权值大，精度低的权值小。
[0012] 作为优选，所述步骤102中动态调整加权因子的具体方法步骤为：
[0013] 步骤201、判断单雷达航迹radarTraj与扫描系统航迹的SSR码是否一致，是则进 入步骤203,否则进入下一步；
[0014] 步骤202、动态调整加权因子Pow = powl = powO/2 ;
[0015] 步骤203、判断单雷达航迹radarTraj与扫描系统航迹的方向差值是否在设定方 向差值阈值范围之内，是则进入步骤205,否则进入下一步；
[0016] 步骤204、动态调整加权因子Pow = pow2 = powl/2 ;
[0017] 步骤205、判断单雷达航迹radarTraj与扫描系统航迹的水平距离dist是否在设 定水平距离差值阈值范围之内，是则进入步骤207,否则进入下一步；
[0018] 步骤206、动态调整加权因子Pow = pow3 = pow2/dist ;
[0019] 步骤207、判断单雷达航迹radarTraj与扫描系统航迹的垂直距离dz是否在设定 垂直距离差值阈值范围之内，是则进入步骤209,否则进入下一步；
[0020] 步骤208、动态调整加权因子Pow = pow4 = pow3/2 ;
[0021] 步骤209、判断单雷达航迹radarTraj是否是外推航迹，是则进入下一步，否则进 入步骤211 ;
[0022] 步骤210、动态调整加权因子Pow = pow5 = pow4/10 ;
[0023] 步骤211、动态调整Pow结束，获得单雷达航迹radarTraj的加权因子Pow。
[0024] 作为优选，所述步骤104中，进行加权融合的具体方法为：若同一目标被1~N 部雷达量测到，各雷达对应的权值为Powl~PowN，各雷达量测到的目标航迹的参数为 Paral~ParaN，则由公式：
[0025] Para = (Paral*Powl+…+ParaN*PowN) / (Powl+…+PowN)
[0026] 得到加权融合后的目标航迹参数Para。
[0027] 作为优选，用α / β滤波器对系统航迹进行滤波处理的具体方法为：根据α和β 的计算公式
【主权项】
1. 一种多雷达航迹融合方法，其方法为：对一个扫描系统航迹traj进行融合时，采用 动态加权融合算法对与航迹traj相关的单雷达航迹进行加权融合；再利用融合航迹数据， 用α/β滤波器对系统航迹进行滤波处理。
2. 根据权利要求1所述的多雷达航迹融合方法，采用动态加权融合算法对与航迹traj 相关的单雷达航迹进行加权融合的具体方法步骤为： 步骤101、取一个与航迹traj相关的单雷达航迹radarTraj ; 步骤102、计算单雷达航迹radarTraj的动态加权因子Pow ; 步骤103、判断与航迹traj相关的单雷达航迹是否遍历完毕，是则进入下一步，否则返 回步骤101 ; 步骤104、进行加权融合得到加权融合后的目标航迹参数Para。
3. 根据权利要求2所述的多雷达航迹融合方法，所述步骤102的具体方法为：根据雷 达的测量精度和类型，设置一个经验性的初始加权因子P〇w0,精度高的权值大，精度低的权 值小；根据航迹信息的完备性以及精确度，动态调节加权因子，精度高的权值大，精度低的 权值小。
4. 根据权利要求3所述的多雷达航迹融合方法，所述步骤102中动态调整加权因子的 具体方法步骤为： 步骤201、判断单雷达航迹radarTraj与扫描系统航迹的SSR码是否一致，是则进入步 骤203,否则进入下一步； 步骤202、动态调整加权因子Pow = powl = powO/2 ; 步骤203、判断单雷达航迹radarTraj与扫描系统航迹的方向差值是否在设定方向差 值阈值范围之内，是则进入步骤205,否则进入下一步； 步骤204、动态调整加权因子Pow = pow2 = powl/2 ; 步骤205、判断单雷达航迹radarTraj与扫描系统航迹的水平距离dist是否在设定水 平距离差值阈值范围之内，是则进入步骤207,否则进入下一步； 步骤206、动态调整加权因子Pow = pow3 = pow2/dist ; 步骤207、判断单雷达航迹radarTraj与扫描系统航迹的垂直距离dz是否在设定垂直 距离差值阈值范围之内，是则进入步骤209,否则进入下一步； 步骤208、动态调整加权因子Pow = pow4 = pow3/2 ; 步骤209、判断单雷达航迹radarTraj是否是外推航迹，是则进入下一步，否则进入步 骤 211 ; 步骤210、动态调整加权因子Pow = pow5 = pow4/10 ; 步骤211、动态调整Pow结束，获得单雷达航迹radarTraj的加权因子Pow。
5. 根据权利要求2、3或4所述的多雷达航迹融合方法，所述步骤104中，进行加权融合 的具体方法为：若同一目标被1~N部雷达量测到，各雷达对应的权值为Powl~PowN，各 雷达量测到的目标航迹的参数为Paral~ParaN，则由公式： Para = (Paral*Powl+…+ParaN*PowN)/(Powl+…+PowN) 得到加权融合后的目标航迹参数Para。
6. 根据权利要求1所述的多雷达航迹融合方法，用α/β滤波器对系 统航迹进行滤波处理的具体方法为：根据α和β的计算公式
得出α和β的值； 根据预测方程
得出方位预测值和速度预测值； 最后根据平滑方程
得出方位估计值和速度估计值；其中，k为航迹融合处理叠加次数，T为扫描系统周期， Rp为方位预测值，为速度预测值，Rs为方位估计值，女s为速度估计值，R m为观测值；初 始化α = β = 1。
7. 根据权利要求1所述的多雷达航迹融合方法，所述航迹融合方法还包括：以所要监 视的空域范围的中心点为中心，将管制空间平面从一个方向到相对的另一个方向分为若干 个水平带状空域，作为扫描系统扫描的基本单元；在航迹相关时，仅搜索本空域带及其相邻 空域带内的航迹；每个数据融合周期，按照空域带顺序，由上到下或由下到上线性扫描各空 域带，依次对各空域带进行时空对准、航迹相关、航迹融合和系统航迹更新处理。
8. 根据权利要求7所述的多雷达航迹融合方法，将管制空间平面从北向南划分为N个 空域带，编号为〇~N-1，作为系统扫描的基本单元。
9. 根据权利要求8所述的多雷达航迹融合方法，所述N大于等于20小于等于50。
10. 根据权利要求1、7、8或9所述的多雷达航迹融合方法，判断是否航迹相关的具体方 法步骤为： 步骤501、判断是否航迹号相关，是则进入下一步，否则判定为航迹不相关； 步骤502、判断SSR、方向、方位、速度和高度五个条件是否相关； 步骤503、判断所述五个条件中相关个数是否大于等于所设门限值M，是则确认为航迹 相关，否则确认为航迹不相关； 所述M为3,4或5。
【专利摘要】本发明提供了一种多雷达航迹融合方法，其方法为：对一个扫描系统航迹traj进行融合时，采用动态加权融合算法对与航迹traj相关的单雷达航迹进行加权融合；再利用融合航迹数据，用α/β滤波器对系统航迹进行滤波处理。算法计算量小，既能保证实时性，又能保证精度。使融合后的目标航迹更好的如实描述目标。
【IPC分类】G01S7-41
【公开号】CN104730510
【申请号】CN201510162304
【发明人】冯翔
【申请人】四川九洲空管科技有限责任公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月8日