基于数据融合的组网导航雷达目标跟踪系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及多传感器数据融合技术领域，具体地说，是一种基于数据融合的 组网导航雷达目标跟踪系统。
【背景技术】
[0002] 船用导航雷达主要用于海上目标的探测与跟踪，辅助舰船导航避碰，保障航行安 全。随着舰船航行环境的日益复杂，导航雷达的性能，直接关系到舰船的航行安全与船上人 员的生命安危。
[0003] 船用导航雷达一般分为雷达前端和雷达终端两部分，雷达前端包括天线、收发机 和信号预处理单元，实现高频电磁波的发射与接收，对接收到的电磁波信号进行预处理，通 过聚类算法探测目标，计算出包括位置、时间、大小、能量幅度等信息在内的目标点迹信息； 雷达终端包括操控单元、显示单元和信号处理单元，实现对雷达雷达前端的控制，接收雷达 前端发送的雷达图像并显示，接收雷达前端发送的目标点迹信息数据，对目标进行航迹跟 足示并显不。
[0004] 因为安装位置关系，雷达天线往往会受到舰船桅杆、烟囱等建筑的遮挡，导致单部 雷达天线会存在一定范围的盲区，无法准确探测、跟踪盲区范围内的目标，影响舰船航行安 全。雷达盲区以外的区域，称为有效探测区。
[0005] 现有的大中型舰船上，通常安装有两部以上的导航雷达，每部导航雷达各自独立 完成目标探测与跟踪，不同雷达之间没有或者只有很少的数据交互，无法通过数据共享来 提尚雷达探测与跟踪的准确性能。
【发明内容】
[0006] 本发明提出了一种基于数据融合的组网导航雷达目标跟踪系统，通过设备组网共 享多台雷达雷达前端的数据，任意雷达终端可通过网络，灵活方便的选择接收任意多台雷 达前端的数据，以解决单部雷达因天线架设位置带来的盲区问题，并提高海上目标探测和 跟踪的准确性能，保障航行安全。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0008] 基于数据融合的组网导航雷达目标跟踪系统，包括至少一台雷达前端、至少一台 雷达终端、以太网，雷达前端和雷达终端之间通过所述以太网进行双向数据传输，雷达前端 包括天线、收发机、数据采集模块、信号预处理模块、操控命令处理模块，雷达终端包括显示 单元、信号处理单元、操控单元，收发机产生射频脉冲，通过天线向空间辐射，射频脉冲遇到 目标后部分能量被反射回来，先经天线由收发机接收，再经混频、对数放大、视频检波后形 成模拟视频信号，数据采集模块对模拟视频信号进行AD采样后，形成数字视频信号，信号预 处理模块对数字视频信号进行抗干扰、去噪声、杂波抑制处理后形成雷达视频数据，并进一 步通过聚类算法形成目标点迹数据，信号预处理模块将雷达视频数据和目标点迹数据发送 至以太网给雷达终端接收，操控命令处理模块接收雷达终端通过以太网发送的控制命令， 进行解析后，将各个控制参数发送给收发机、数据采集模块和数据预处理模块，以控制收发 机、数据采集模块和数据预处理模块的工作状态，信号处理单元通过以太网接收雷达前端 发送的雷达视频数据和目标点迹数据，对雷达视频数据进行进一步综合优化处理，形成最 终用于显示的视频数据，并将视频数据发送给显示单元，对目标点迹数据进行时间校准、坐 标转换和存储后，将来自雷达前端的点迹数据进行数据融合，进而完成航迹的滤波、预测与 更新，并将更新后的航迹数据发送给显示单元，显示单元接收信号处理单元发送的视频数 据和航迹数据，并在显示器上显示出来，操控单元通过以太网传输雷达前端的控制权命令 来实现雷达前端控制权的更替，将控制命令发送至以太网以控制雷达前端，将控制参数发 送给信号处理单元，控制对视频数据的综合优化处理以及对目标的航迹跟踪。
[0009]进一步，所述雷达前端和雷达终端之间是相对独立工作的。
[0010]进一步，所述信号预处理模块负责雷达前端的信号预处理和与网络的数据传输。
[0011] 进一步，采用一滤波器对来自雷达前端的点迹数据进行航迹滤波。
[0012] 本发明的设计原理:本发明打破了传统的导航雷达前端与终端的捆绑式对应关 系，建立了一种多前端多终端的船用导航雷达组网系统，使前端和终端相对独立工作，通过 设备组网进行双向数据交互和共享多台雷达前端的数据，任意终端可通过网络，灵活方便 的选择接收任意多台前端的数据，实现了融合多台前端的数据对目标进行探测与跟踪。前 端将用于显示的雷达图像和用于跟踪的目标点迹发送到网络供终端接收，终端将操控命令 报文发送到网络上来控制前端，终端和终端之间传输前端控制权报文来实现对前端控制权 的更替。组网系统工作时，各雷达前端各自独立进行电磁波发射与接收、数据预处理和目标 探测，将包括位置、时间、大小、能量幅度等信息在内的目标点迹数据发送到以太网上;任意 终端均可接收到以太网上所有前端发送的点迹数据，终端对来自多台前端的点迹数据进行 统一坐标转换和存储，并进行数据融合和综合优化处理后，完成目标的航迹跟踪。
[0013] 有益效果:本发明属于点迹串行处理的集中式数据融合结构，具有融合精度高、系 统时延小的特点，同时还具有消除探测盲区、增强探测概率、提高跟踪性能的突出优点。终 端对多台前端的数据进行数据融合和综合优化处理后，可有效解决单部雷达因天线架设位 置带来的盲区问题，并提高海上目标的探测和跟踪性能，保障航行安全。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明设有多台雷达前端和雷达终端的组网系统结构示意图。
[0015] 图2为本发明系统的模块结构及信号传输示意图。
[0016] 图3为本发明系统的信号处理单元目标跟踪信息流程图。
[0017] 图4为本发明舰船CCRP坐标系以及多前端位置分布示意图。
[0018] 图5为本发明点迹位置坐标转换图。
[0019] 图6为本发明雷达前端扇区划分示意图。
[0020] 图中各符号代表：1.前端一；2.前端二；3.前端三;4.终端一；5 .终端二;6.通用外 部接口盒。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下 述的实施例。
[0022] 实施例：
[0023]如图1所示，图中雷达前端包括三台，分别为:前端一 1、前端二2和前端三3;雷达终 端包括两台，分别为:终端一4、终端二5;通用外部接口盒6设有一台。三台雷达前端、两台雷 达终端、一台通用外部接口盒通过以太网互联，雷达前端和雷达终端之间是相对独立工作 的。
[0024] 如图2所示，图中包括一台雷达前端、一台雷达终端、以太网，雷达前端和雷达终端 之间通过所述以太网进行双向数据传输，雷达前端包括天线、收发机、数据采集模块、信号 预处理模块、操控命令处理模块，雷达终端包括显示单元、信号处理单元、操控单元，收发机 产生射频脉冲，通过天线向空间辐射，射频脉冲遇到目标后部分能量被反射回来，先经天线 由收发机接收，再经混频、对数放大、视频检波后形成模拟视频信号，数据采集模块对模拟 视频信号进行AD采样后，形成数字视频信号，信号预处理模块对数字视频信号进行抗干扰、 去噪声、杂波抑制处理后形成雷达视频数据，并进一步通过聚类算法形成目标点迹数据，信 号预处理模块将雷达视频数据和目标点迹数据发送至以太网给雷达终端接收，操控命令处 理模块接收雷达终端通过以太网发送的控制命令，进行解析后，将各个控制参数发送给收 发机、数据采集模块和数据预处理模块，以控制收发机、数据采集模块和数据预处理模块的 工作状态。
[0025] 雷达终端的信号处理单元通过以太网接收雷达前端发送的雷达视频数据和目标 点迹数据，对雷达视频数据进行进一步综合优化处理，形成最终用于显示的视频数据，并将 视频数据发送给显示单元，对目标点迹数据进行时间校准、坐标转换和存储后，将来自雷达 前端的点迹数据进行数据融合，进而完成航迹的滤波、预测与更新，并将更新后的航迹数据 发送给显示单元，显示单元接收信号处理单元发送的视频数据和航迹数据，并在显示器上 显示出来，操控单元通过以太网传输雷达前端的控制权命令来实现雷达前端控制权的更 替，将控制命令发送至以太网以控制雷达前端，将控制参数发送给信号处理单元，控制对视 频数据的综合优化处理以及对目标的航迹跟踪。
[0026] 本示意图中，为了简便，且由于各雷达前端和雷达终端的模块划分和信号传输都 完全相同，雷达前端、雷达终端各设置一台，但在实际应用时，雷达前端和雷达终端的数量 是可以任意配置的。只要合理安排多台雷达前端的位置分布，即可保证每台雷达前端的盲 区都处在其他一台或多台雷达前端的有效探测区内，从而在整个组网系统中消除盲区。多 台雷达前端的有效探测区存在交叠区，处在交叠区内的目标可被多台雷达前端探测到，其 点迹数据率会明显加大，可减小航迹起始时间，提高航迹跟踪精度，尤其是目标发生机动的 情形下。
[0027]如图3所示，当本发明的目标跟踪系统启动后，首先通过网络获取系统上所有正常 开机工作的在线雷达前端信息，包括雷达前端id号、位置、时间等。
[0028]用户从所有在线雷达前端中选择