一种目标搜索与跟踪处理方法与流程

本发明涉及一种目标搜索与跟踪处理方法，特别是涉及一种适用于空管领域的目标搜索与跟踪处理方法。

背景技术：

相控阵雷达(英文简称：PAR)，即相位控制电子扫描阵列雷达。它是由大量独立可控的小型天线单元排列组成天线阵列或阵面，每个天线单元与单个独立的T/R组件相连，通过控制移相器改变各个T/R组件在发射信号和接收信号时的相位，在空间合成所需指向的询问主波束和询问控制波束，在接收处理端合成接收和波束、接收差波束和接收控制波束，实现单脉冲测角。

二次监视雷达(英文简称：SSR)用于监视空域中装备并开启航管应答机的军、民航飞机，实时感知空中交通态势，属于空中交通管制领域。二次监视雷达系统通常由地面询问机和机载应答机组成，基于“询问—应答”的工作方式：询问机发出A/C模式询问信号，应答机回答相应模式的应答信号，经过应答译码处理后，形成包含距离、方位、高度、二次代码、特殊位置识别码、置信度等信息的原始应答报文，再经过应答凝聚和滤波处理后，生成目标航迹。

相控阵体制下的SSR，即天线和射频前端采用相控阵体制的二次监视雷达。不同于传统的机扫SSR，相控阵体制下的SSR可以实现波束的快速跳转，且波束驻留时间灵活可控，为目标搜索和跟踪提供便捷的波束调度，能实现波束资源的智能分配。

但是，现有的SSR主要用于航路监视，并且，受接收机灵敏度和动态范围限制，其最小可靠监视距离指标为1.85公里，且目标航迹更新周期为4秒～10秒，不能实现对近程目标以及用户关注目标实施搜索与跟踪处理。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种在满足更近距离内目标可靠监视需求，数据更新率更高，成本更低的目标搜索与跟踪处理的方法。

本发明采用的技术方案如下：一种目标搜索与跟踪处理方法，具体方法为：搜索询问和跟踪询问以插入方式混入常规扫描的波束编排中；在现有的SSR基础上，针对用户关注目标和近程目标，通过控制询问信号和接收信号的衰减值，防止询问机和应答机接受的信号太强而出现接收饱和，使得在小于等于1.85公里到大于等于0.25公里距离内，询问机和应答机的接收机仍然成线性对数放大区；三类询问的优先级由高到低依次为：跟踪询问、搜索询问、常规扫描；所述近程目标为设定距离范围内的近程目标。

搜索询问和跟踪询问以插入方式混入常规扫描的波束编排中，与常规扫描分时复用射频发射和接收信道，共享更新周期时间资源。

本发明中的搜索询问和跟踪询问的对象均为近程目标(近程目标范围由用户设定)，不同之处在于搜索询问是在目标位置未知的前提下对目标可能出现的区域进行盲找，而跟踪询问是在目标位置已知的情况下，根据目标的历史轨迹预判询问时的目标位置后进行询问。

本发明采用的常规扫描的过程中插入近程搜索和近程跟踪询问编排，也就是“常规扫描+近程搜索+近程跟踪”的工作方式，灵活调度波束资源，对近程目标和用户关注的目标实施近程探测与跟踪。预判近程目标波位、编排近程目标搜索波位、控制询问信号和接收信号的衰减值，使得最小可靠监视距离达0.25公里。

所述控制询问信号和接收信号的衰减值的具体方法为：采用小声呼叫询问(Whisper-Shout，具体标准见DO-185A TCASⅡ机载交通告警与防撞系统设备最低工作性能要求)序列，针对用户关注目标和近程目标进行编排搜索询问与跟踪询问，实现近程目标快速搜索与更新，输出稳定的近程目标航迹，同时能够防止同步混扰。

针对用户关注目标和近程目标编排搜索询问与跟踪询问，采用小声呼叫询问序列进行编排，具体编排方法为：单个步进询问时间随机抖动，两个步进之间的时间间隔为1±0.1毫秒，单个步进中包含的信息有：询问和波束发射功率、询问控制波束发射功率、接收和波束信号电平、接收差波束信号电平和接收控制波束信号电平、应答信号译码门限，S1脉冲的发射功率。

针对用户关注目标和近程目标编排搜索询问和跟踪询问的周期为T，T大于等于0.9秒小于等于1.1秒。

跟踪询问波位包括：预判询问时的目标波位，以预判询问时的目标波位为中心，正负1波位，以预判询问时的目标波位为中心，正负2波位，从而使目标搜索范围更大。

具体方法步骤为：创建并维护3个任务，分别为：a)用户关注目标接收任务，标识为task1；b)应答点迹接收及关联处理任务，标识为task2；c)搜索与跟踪询问机航迹处理任务，标识为task3；

在task1中，创建两个数组：一个数组用于存储用户关注目标的A代码指定，标识为arraySET；另一个用于存储用户关注目标的A代码取消，标识为arrayCANCEL；两个数组集合为互斥关系，即同一个目标A代码不会在两个数组中同时出现；同一数组中，后输入的目标A代码优先级高于先输入的目标A代码；task1具体方法步骤为：

S101：接收用户设置的关注目标A代码；

S102：判断所述设置的关注目标A代码是A代码取消还是A代码指定：如果是A代码取消则检查arraySET数组中是否存在该A代码，若存在则先删除arraySET数组中的该A代码，再移出arrayCANCEL数组中最早的A代码，再将所述设置的关注目标A代码存入arrayCANCEL数组中；如果是A代码指定则检查arrayCANCEL数组中是否存在该A代码，若存在则先删除arrayCANCEL数组中的该A代码，再移出arraySET数组中最早的A代码，再将该A代码存入arraySET数组中；

S103：返回步骤S101；

task2具体方法步骤为：

S201：接收应答点迹；

S202：判断应答点迹是否被译码标记为近程目标搜索与跟踪询问期间接收的点迹，如果是，则进入下一步；如果否，则返回步骤S201步；

S203：遍历现存的所有近程目标航迹，将应答点迹与目标航迹在时间、位置和A代码信息上做关联，若关联成功则将应答点迹存入相应航迹的关联缓存区，同时应答点迹和目标航迹的关联标志置为已关联，若关联失败则将应答点迹的关联标志置为未关联；

S204：返回步骤S201步；

task3具体方法步骤为：

S301：启动定时器，设置定时时间，定时时间到则进入下一步；

S302：从用户关注目标和近程目标中选定需要跟踪的目标，形成跟踪目标列表，同时将近程目标航迹关联标志置为未关联；

S303：根据近程目标的历史轨迹和SSR平台航向，预判跟踪目标处在SSR天线的哪一个波位中，标识该波位为该目标的中心波位Beam_center；

S304：编排小声呼叫序列；

S305：以Beam_center为询问波位，发射小声呼叫序列；

S306：判断跟踪目标的关联标志是否被标记为已关联，如果已关联则进入下一步，否则依次改变询问波位为Beam_center-1、Beam_center+1、Beam_center-2、Beam_center+2，重复步骤S305，直至跟踪目标的关联标志被标记为已关联或者从Beam_center+2波位询问结束才进入下一步；

S307：判断列表中的跟踪目标是否问完，如果问完则进入下一步，如果还有目标没有编排跟踪询问，则返回都步骤S303；

S308：采用步骤S304中的小声呼叫序列参数，对近程目标可能出现的区域编排询问波位，开展近程目标搜索询问；

S309：对成功关联的近程目标航迹进行相关处理和位置滤波处理，更新航迹状态；

S310：对未成功关联的近程目标航迹进行外推处理，更新航迹状态；

S311：返回步骤301；

所述用户设置的关注目标A代码为A代码指定或A代码取消。

所述S101和S102之间还包括：判断A代码是否合法，如果是则进入S102，如果否，则返回S101。

判断A代码是否合法的具体方法为：判断A代码数值是否超出[0,4096]范围，如果是，则不合法，如果否，则合法。

所述步骤S310和S311之间的方法步骤还包括：删除连续3次关联失败的近程目标航迹；对未成功关联的应答点迹进行新航迹起始。

所述方法还包括，设置目标跟踪优先级由高到低为：设置的用户关注目标、距离近的非用户设置的近程目标、距离远的非用户设置的近程目标。对于用户设置的用户关注目标，后输入的目标A代码优先级高于先输入的目标A代码；对于用户未设置的近程目标(既未设置指定，也未设置取消)，距离近的优先级高于距离远的。

所述小声呼叫询问序列为24步进或其他步进的小声呼叫询问序列。

采用24步进小声呼叫询问序列进行编排时，假定原SSR的询问和波束发射功率为PΣ，询问控制波束发射功率PΩ，询问机接收灵敏度为M，接收动态范围为D，则24步进小声呼叫序列参数为：第i步进(i＝1,2,3…23,24)询问时，询问和波束的发射功率为PΣ-42-i，询问控制波束发射功率为PΩ-42-i，接收和波束信号电平、接收差波束信号电平和接收控制波束信号电平均衰减(7+i)dB，应答信号译码门限为M+D-12。当i等于24时，S1脉冲的发射功率为0；当i不等于24时，S1脉冲的发射功率为PΣ-42-i-x，x的取值为：当i为奇数时，x＝3；当i为偶数时，x＝2。

本发明中的询问和波束、询问控制波束、接收和波束、接收差波束和接收控制波束定义均参照《二次雷达原理》中的定义，询问和波束是指P1脉冲和P3脉冲，询问控制波束是指P2脉冲，接收和波束、接收差波束和接收控制波束用于单脉冲测角。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在询问机和应答机相隔较近的距离范围内，通过控制询问衰减和接收衰减，防止各自的接收信号饱和，将SSR最小可靠监视距离指标从1.85公里提升至0.25公里。

通过编排小声呼叫询问序列，降低近距离目标应答信号同步混扰，有利于区分近距离范围内位置相近的目标，提高目标探测与跟踪的分辨率。

将原有的单一的“常规扫描”的工作方式扩展为“常规扫描+近程搜索+近程跟踪”的工作方式，充分利用相控阵体制的波束捷变和灵活调度优势，实现了相控阵体制下的SSR近程目标搜索与跟踪。

近程目标航迹更新率提升为原有更新率的4～10倍。

在现有相控阵体制SSR的基础上，只需升级软件即可增加近程目标搜索与跟踪处理功能，改动小，成本低。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的task1用户关注目标接收任务运行流程示意图。

图2为本发明其中一实施例的task2应答点迹及关联处理任务运行流程示意图。

图3为本发明其中一实施例的task3搜索与跟踪询问机航迹处理任务运行流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

具体实施例1

一种目标搜索与跟踪处理方法，具体方法为：搜索询问和跟踪询问以插入方式混入常规扫描的波束编排中；在现有的SSR基础上，针对用户关注目标和近程目标，通过控制询问信号和接收信号的衰减值，防止询问机和应答机接受的信号太强而出现接收饱和，使得在小于等于1.85公里到大于等于0.25公里距离内，询问机和应答机的接收机仍然成线性对数放大区；三类询问的优先级由高到低依次为：跟踪询问、搜索询问、常规扫描；所述近程目标为设定距离范围内的近程目标。

本发明中的搜索询问和跟踪询问的对象均为近程目标(近程目标范围由用户设定，在本具体实施例中，近程目标定义为距离小于30公里的目标)，不同之处在于搜索询问是在目标位置未知的前提下对目标可能出现的区域进行盲找，而跟踪询问是在目标位置已知的情况下，根据目标的历史轨迹预判询问时的目标位置后进行询问。

本具体实施例中的目标可能出现的区域一般是指机场附近飞机起飞区域和降落区域，或者是舰载平台的飞机起飞区域和降落区域。

具体实施例2

在具体实施例1的基础上，所述控制询问信号和接收信号的衰减值的具体方法为：采用小声呼叫询问序列，针对用户关注目标和近程目标进行编排搜索询问与跟踪询问，实现近程目标快速搜索与更新。采用小声呼叫询问序列进行编排，具体编排方法为：单个步进询问时间随机抖动，两个步进之间的时间间隔为1±0.1毫秒，单个步进中包含的信息有：询问和波束发射功率、询问控制波束发射功率、接收和波束信号电平、接收差波束信号电平和接收控制波束信号电平、应答信号译码门限，S1脉冲的发射功率。

具体实施例3

在具体实施例1或2的基础上，针对用户关注目标和近程目标编排搜索询问和跟踪询问的周期为T，T大于等于0.9秒小于等于1.1秒。

具体实施例4

在具体实施例1到3之一的基础上，跟踪询问波位包括：预判询问时的目标波位，以预判询问时的目标波位为中心，正负1波位，以预判询问时的目标波位为中心，正负2波位，从而使目标搜索范围更大。

具体实施例5

在具体实施例2到4之一的基础上，具体方法步骤为：创建并维护3个任务，分别为：a)用户关注目标接收任务，标识为task1；b)应答点迹接收及关联处理任务，标识为task2；c)搜索与跟踪询问机航迹处理任务，标识为task3；

在task1中，创建两个数组：一个数组用于存储用户关注目标的A代码指定，标识为arraySET；另一个用于存储用户关注目标的A代码取消，标识为arrayCANCEL；两个数组集合为互斥关系，即同一个目标A代码不会在两个数组中同时出现；同一数组中，后输入的目标A代码优先级高于先输入的目标A代码；如图1所示，task1具体方法步骤为：

S101：接收用户设置的关注目标A代码(在本具体实施例中通过用户交互界面进行设置)；

S102：判断所述设置的关注目标A代码是A代码取消还是A代码指定：如果是A代码取消则检查arraySET数组中是否存在该A代码，若存在则先删除arraySET数组中的该A代码，再移出arrayCANCEL数组中最早的A代码，再将所述设置的关注目标A代码存入arrayCANCEL数组中；如果是A代码指定则检查arrayCANCEL数组中是否存在该A代码，若存在则先删除arrayCANCEL数组中的该A代码，再移出arraySET数组中最早的A代码，再将该A代码存入arraySET数组中；

S103：返回步骤S101；

如图2所示，task2具体方法步骤为：

S201：接收应答点迹；

S202：判断应答点迹是否被译码标记为近程目标搜索与跟踪询问期间接收的点迹，如果是，则进入下一步；如果否，则返回步骤S201步；

S203：遍历现存的所有近程目标航迹，将应答点迹与目标航迹在时间、位置和A代码信息上做关联，若关联成功则将应答点迹存入相应航迹的关联缓存区，同时应答点迹和目标航迹的关联标志置为已关联，若关联失败则将应答点迹的关联标志置为未关联；

S204：返回步骤S201步；

如图3所示，task3具体方法步骤为：

S301：启动定时器，设置定时时间，定时时间到则进入下一步；

S302：从用户关注目标和近程目标中选定需要跟踪的目标，形成跟踪目标列表，同时将近程目标航迹关联标志置为未关联；

S303：根据近程目标的历史轨迹和SSR平台航向，预判跟踪目标处在SSR天线的哪一个波位中，标识该波位为该目标的中心波位Beam_center；

S304：编排小声呼叫序列；

S305：以Beam_center为询问波位，发射小声呼叫序列；

S306：判断跟踪目标的关联标志是否被标记为已关联，如果已关联则进入下一步，否则依次改变询问波位为Beam_center-1、Beam_center+1、Beam_center-2、Beam_center+2，重复步骤S305，直至跟踪目标的关联标志被标记为已关联或者从Beam_center+2波位询问结束才进入下一步；

S307：判断列表中的跟踪目标是否问完，如果问完则进入下一步，如果还有目标没有编排跟踪询问，则返回都步骤S303；

S308：采用步骤S304中的小声呼叫序列参数，对近程目标可能出现的区域编排询问波位，开展近程目标搜索询问；

S309：对成功关联的近程目标航迹进行相关处理和位置滤波处理，更新航迹状态；

S310：对未成功关联的近程目标航迹进行外推处理，更新航迹状态；

S311：返回步骤301；

所述用户设置的关注目标A代码为A代码指定或A代码取消。

具体实施例6

在具体实施例5的基础上，所述S101和S102之间还包括：判断A代码是否合法，如果是则进入S102，如果否，则返回S101。

具体实施例7

在具体实施例6的基础上，判断A代码是否合法的具体方法为：判断A代码数值是否超出[0,4096]范围，如果是，则不合法，如果否，则合法。

具体实施例8

在具体实施例5到7之一的基础上，所述步骤S310和S311之间的方法步骤还包括：删除连续3次关联失败的近程目标航迹；对未成功关联的应答点迹进行新航迹起始。

具体实施例9

在具体实施例5到8之一的基础上，所述方法还包括，设置目标跟踪优先级由高到低为：设置的用户关注目标、距离近的非用户设置的近程目标、距离远的非用户设置的近程目标。对于用户设置的用户关注目标，后输入的目标A代码优先级高于先输入的目标A代码；对于用户未设置的近程目标(既未设置指定，也未设置取消)，距离近的优先级高于距离远的。

具体实施例10

在具体实施例5到9之一的基础上，所述小声呼叫询问序列为24步进或其他步进的小声呼叫询问序列。

具体实施例11

在具体实施例10的基础上，采用24步进小声呼叫询问序列进行编排时，假定原SSR的询问和波束发射功率为PΣ，询问控制波束发射功率PΩ，询问机接收灵敏度为M，接收动态范围为D，则24步进小声呼叫序列参数为：第i步进(i＝1,2,3…23,24)询问时，询问和波束的发射功率为PΣ-42-i，询问控制波束发射功率为PΩ-42-i，接收和波束信号电平、接收差波束信号电平和接收控制波束信号电平均衰减(7+i)dB，应答信号译码门限为M+D-12。当i等于24时，S1脉冲的发射功率为0；当i不等于24时，S1脉冲的发射功率为PΣ-42-i-x，x的取值为：当i为奇数时，x＝3；当i为偶数时，x＝2。