一种多雷达航迹关联融合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多雷达航迹关联融合方法，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关联融合方法。
【背景技术】
[0002]对多部雷达的航迹数据实现合理的信息融合，不仅可以把监视范围直接扩大到各台雷达所覆盖的全部空域，而且还能全面提高目标监视质量和系统自身的可靠性及抗冲击能力，已经成为当前空中交通管制自动化系统必备的核心技术。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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C3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。
[0006]数据融合涉及很多理论，常见的有:Bayes理论、D_S证据理论、粗糙集理论、加权平均、表决归则等。工程实践中采用的雷达融合算法主要有以下几类:
I)马赛克法
将整个管制空域化分成适当大小的三维马赛克块，在每个马赛克块内指定I?4台覆盖该马赛克块的雷达，并事先编排它们对该马赛克块内目标探测效果的优先顺序。该优先顺序是根据每个马赛克与各台雷达的相对位置、该雷达的探测距离和方位角测量精度、雷达波束地形遮挡因子等因素来进行人工设定。
[0007]一般来说，当目标于某一马赛克块内时，就采用该马赛克块首选雷达的单雷达数据去刷新综合雷达信息。但当发现首选雷达的单雷达数据丢失或者质量降低时，就改用次选雷达信息去刷新综合航迹，以此类推。
[0008]该算法的优点是原理简单，计算量小；缺点是没有充分利用所有雷达提供的信息。
[0009]2)加权平均法
又称重心法或最小二乘估计法，它给予每台参与融合的单雷达数据一个给定的权重系数，各单雷达目标的参数(位置、速度等)根据权重系数参与综合雷达信息的更新处理。
[0010]加权系数的选取要考虑静态和动态两方面的因素。静态因素是指与雷达本身性能、距离、方位角等有关的因素，对于同一部雷达而言，静态因素在整个系统的生存周期是固定不变的；动态因素是指跟雷达探测到的目标有关的因素，它一般根据雷达已经探测到的目标的数据来建立。
[0011]加权平均的权重系数表示各参加融合的单雷达数据质量，质量越高加权系数越大，质量越低加权系数越小，甚至取0，即不参加融合。
[0012]该算法的优点是精度高，但有计算量大的缺点。
[0013]3)马赛克-加权平均法
如前面所述，马赛克算法和加权平均算法各有优缺点，因此适当结合两种算法，取长补短，就有了马赛克-加权平均法。该算法仍然将空域划分成若干三维马赛克区，每个区内再动态选取部分信号质量好的雷达数据进行加权平均融合。
【发明内容】
[0014]本发明要解决的技术问题是提供一种搜索计算量更小的多雷达航迹关联融合方法。
[0015]本发明采用的技术方案如下:一种多雷达航迹关联融合方法，其特征在于: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。
[0016]作为优选，具体方法步骤为:
步骤一、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；
步骤二、实时接收传送的各雷达航迹数据，读入各单雷达航迹，对各单雷达航迹按空域带进行分区，即计算各单雷达航迹所属空域带；
步骤三、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。
[0017]作为优选，所述步骤三中，依次对各空域带进行处理时，判断对当前空域带是否开始处理的具体方法步骤为:
步骤301、每周期从O开始，遍历空域带，获取当前空域带号；若是第一次执行，则上一次处理时刻nLastTime初始化为O ;
步骤302、获取当前UTC时间nCurTime ；
步骤303、计算当前处理时刻nCurTime和上一处理时刻nLastTime的时间差dt=nCurTime-nLastTime ；
步骤304、判断dt是否大于0，若小于等于0，转步骤305，否则，转步骤306 ；
步骤305、程序执行流程休眠一定时长，然后，转步骤302 ;
步骤306、将nLastTime赋为nCurTime，并开始对当前空域带进行处理。
[0018]作为优选，对当前空域带进行处理的具体方法步骤为:
步骤a、判断是否开始对当前空域带进行处理，是则进入下一步；
步骤b、根据当前处理空域带号，确定当前处理的空域带范围，通过时空对准技术，将该范围内的异步单雷达航迹数据变换为同步数据；
步骤C、对当前处理空域带范围内的单雷达航迹和系统航迹进行航迹相关，充分利用航迹的多维信息准确找出属于同一系统航迹的各单雷达航迹；
步骤d、对相互关联的单雷达航迹利用动态加权融合算法进行航迹融合，生成融合航迹数据；
步骤e、更新当前系统航迹，无单雷达与之相关的系统航迹进行外推操作，外推操作达到一定次数的全局航迹进行删除操作，将新建立的系统航迹加入系统航迹集合；输出当前空域带内的系统航迹；若空域带未处理完，准备处理下一空域带。
[0019]作为优选，所述步骤d和步骤e之间还包括:若在当前空域带内仍有未与已存在的系统航迹关联的单雷达航迹，则由这个单雷达航迹初始化为系统航迹，并进行去分裂处理。
[0020]作为优选，将管制空间平面从北向南划分为N个空域带，编号为0~N_1，作为系统扫描的基本单元。
[0021]作为优选，所述N大于等于20小于等于50。
[0022]作为优选，所述N等于40。
[0023]作为优选，所述时空对准的具体方法步骤为:
步骤401、获取当前空域带号nCurrentBandNo和当前时刻nCurTime ；
步骤402、确定搜索空域带范围，若当前空域带号nCurrentBandNo为0，即第一个空域带，则搜索空域带范围为当前空域带号nCurrentBandNo和当前空域带号nCurrentBandNo+Ι ;若当前空域带号nCurrentBandNo为N-1，即最后一个空域带，则搜索空域带范围为当前空域带号nCurrentBandNo-Ι和当前空域带号nCurrentBandNo ;否则，搜索空域带范围为当前空域带号nCurrentBandNo-Ι，当前空域带号nCurrentBandNo和当前空域带号 nCurrentBandNo+1 ；
步骤403、获得搜索空域带范围内的所有单雷达航迹，放入集合CurTrajs ;
步骤404、从集合CurTrajs中取一个单雷达航迹traj ；
步骤405、判断所取的单雷达航迹traj是否相关，是则返回步骤404，否则进入下一步;
步骤406、采用内插/外推法，将traj线性同步到nCurTime时亥I」，放入集合LinearRadarTrajs。
[0024]作为优选，所述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。
[0025]与现有技术相比，本发明的有益效果是:因为当前空域带内的航迹仅可能与本空域带及其相邻空域带内的航迹有关联关系，即仅搜索有限的几个空域带范围内的航迹即可进行航迹相关，大大降低了航迹相关时的搜索计算量。
【附图说明】