群目标雷达的群跟踪加群搜索工作方式制造技术

以群目标跟踪为基础，所发明专利技术内容为：群目标雷达的概念与架构；群搜索的概念与群搜索区域形成方法；主目标群跟踪的概念及方法；跟踪波束内的主目标群跟踪加群搜索的工作方式，跟踪区域内的主目标群跟踪加群搜索的工作方式。相较于单目标雷达和多目标雷达，群目标雷达具有前端群搜索、终端群跟踪同时实现的特点。群目标雷达的群跟踪加群搜索工作方式的显著特征是既保持了相控阵雷达TAS的跟踪主目标、搜索区域跟随主目标运动的特点，又具有搜索区域大小和形状跟随群规模实时自主调节的精准搜索、有效搜索、动态搜索、实时搜索与全面搜索的特点，且具有主目标群跟踪的特点。且具有主目标群跟踪的特点。且具有主目标群跟踪的特点。

【技术实现步骤摘要】
群目标雷达的群跟踪加群搜索工作方式


[0001]本专利技术涉及目标探测领域，特别适用于雷达、光学系统、红外系统与无线电无源定位系统的目标探测领域。

技术介绍

[0002]雷达有多种分类方法，例如，按照天线扫描方式分为机械扫描、电扫描雷达；按照角跟踪方式分为单脉冲、圆锥扫描与隐蔽锥扫雷达；按照收发位置分为单基地、双/多基地、复合多基地雷达与干涉仪；按照信号形式分为脉冲雷达、脉冲压缩雷达、脉冲多普勒雷达、连续波雷达与准连续波雷达；按照装载平台分为陆基、海基、空基、天基、车载与球载雷达。
[0003]按照探测目标数量多少是雷达分类的方法之一，按照探测目标数量多少这种方法分类，雷达可以分为单目标雷达与多目标雷达，单目标雷达是指只能探测一个目标的雷达，通常是指单目标跟踪雷达，多目标雷达是指能够同时探测多个目标的雷达，主要是指机械扫描多目标雷达和电扫描多目标雷达。目前，尚没有群目标雷达。
[0004]单目标雷达技术的研究可以追溯到1937年世界上第一部单目标雷达SCR
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28的诞生，开始了单目标雷达跟踪的发展史。该雷达采用波门式距离跟踪和圆锥扫描式角度跟踪，其抗干扰能力不强，无法满足现代防空日益增长的需求。为此，20世纪 50年代出现了单目标跟踪雷达发展史上具有里程碑意义的单脉冲雷达。20世纪60年代以后随着数字技术和估计理论的发展，出现了数字跟踪系统，使得单目标雷达技术日臻完善。单目标雷达只能跟踪一个目标，无法满足多目标跟踪的需求。
[0005]针对单目标雷达无法满足多目标跟踪需求的问题，人们开始了多目标雷达技术的研究。多目标跟踪的基本概念是由Wax于1955年提出的，主要包括航迹起始、航迹维持和航迹终结等基本程序。斯特尔于1964年提出的多目标跟踪点迹与航迹最优数据关联的贝叶斯方法，成为了多目标跟踪研究的基础。20世纪70年代初随着相关理论和卡尔曼滤波理论引入多目标跟踪领域，Singer提出了最近邻法数据关联方法，Bar
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Shalom提出了联合概率数据关联算法，使得多目标跟踪技术蓬勃发展起来。由于多目标之间间距小于等于雷达分辨率而成为群目标时，会因为数据关联错误而出现误跟、错跟等现象，因此，多目标雷达可以跟踪多个目标，但无法满足群目标跟踪的需求。
[0006]针对多目标雷达无法满足群目标跟踪需求的问题，人们开始了群目标跟踪方法研究。群目标跟踪是在编队目标跟踪的基础上发展起来的跟踪算法。G.Binias于1977年以相控阵雷达为基础首先提出了编队目标跟踪的概念，此后经过Taenzer等多位科学家的努力，编队目标跟踪技术达到了比较完善的程度。随着多目标之间密集程度的增大、目标特性的多样性，在发展和丰富编队目标内涵的基础上，出现了群目标的概念。群目标又称为目标群或团目标，是由编队目标发展而来的概念。群目标是指成员之间彼此空间距离和运动方向在一定的时间内整体状态保持相对稳定的所有成员集合。对于群目标而言，雷达将面临群目标的密集程度不确定、分布区域位置不确定、分布区域大小不确定、分布区域形状不确定、量测与目标之间数量的对应关系不确定与一个波束内是否存在多目标不确定等问题。
因此，现有体制的雷达不能满足群目标跟踪的需求。基于此，在单目标雷达概念、多目标雷达概念的基础上，提出、并定义群目标雷达的概念，就成为了一个必须解决的新课题。
[0007]目前，群目标跟踪方法的基本思想是将密集多目标转化为稀疏多目标，目的是通过群目标整体跟踪解决多目标雷达对密集多目标的误跟、错跟问题。群目标跟踪相关的分群检测、航迹起始、单群目标数据关联、多群目标数据关联、航迹维持、群目标合并与分离检测和群航迹撤销技术，已经取得了丰硕的成果。然而，特别需要注意的是这里的群目标跟踪仅仅是对雷达扫描到的区域内的所有目标实施了群跟踪，并且这个扫描区域是人为设定的搜索范围，而没有从目标跟踪需要的角度考虑这些密集多目标是否是一个整体，其中，人为设定的搜索区域是指人为设定了大小和形状的搜索区域，既可以是凭操作员的经验设定的区域，也可以是雷达天线规定的最大或最小搜索范围，还可以是根据目标进入雷达探测范围前来自其他渠道的该目标有关信息设定的搜索区域，还可以是根据其他传感器送过来的引导信息经过计算生成的搜索区域。换言之，仅仅是从雷达的视角考虑了密集多目标跟踪的方法问题，至于这些多目标是不是一个整体没有考虑、是不是搜索波束全部覆盖了这些目标也没有考虑，搜索区域位于群目标的头、中、尾哪个区域还没有考虑。实际上从群目标的角度来说，需要的是对群目标实施完整而全面的扫描，即实现全覆盖问题。因此，仅仅在雷达数据处理单元采用群目标跟踪，并没有真正解决对群目标所有成员覆盖不全、对群目标跟踪部位不明、搜索区域人工设定主观化等问题。概言之，人们在雷达数据处理端做了大量的努力，很少想到、甚至忽视了目标跟踪还是一个跟雷达前端扫描方式有关的问题，更少考虑群目标问题将雷达终端跟踪算法与前端搜索方法统筹起来解决问题，以致出现了跟踪算法很多、但实际效果不佳的现象。需要说明的是，本文件中的雷达天线波束搜索与雷达天线波束扫描是通用的术语，搜索区域与扫描区域也是通用的术语。

技术实现思路

[0008]S1，群目标雷达的概念与架构
[0009]S1.1，群目标雷达的概念
[0010]所述群目标雷达，是指以雷达天线波束电扫描技术为基础，以量测与目标之间多多对应关系为数学假设前提，同时具有群目标搜索功能和群目标跟踪功能的雷达称为群目标雷达，也就是雷达前端的天线波束具有群目标搜索的功能、雷达终端的数据处理单元同时具有群目标跟踪功能的雷达，与下文广义群目标雷达的概念相对应，同时使用群搜索与群跟踪这两种功能的群目标雷达称为狭义群目标雷达。其中，量测也称为点迹，量测与目标之间多多对应关系是指一个量测可以对应多个目标、一个目标可以对应多个量测。前述群目标搜索简称为群搜索，群目标跟踪简称为群跟踪，其中，群目标是指群目标成员之间彼此空间距离和运动方向在一定的时间内整体状态保持相对稳定的所有成员集合，群目标成员是指构成群目标的单个目标，单目标与多目标是群目标的特例。
[0011]只在雷达前端的天线波束具有群搜索功能、但雷达终端采用传统跟踪方式的雷达，称为群目标仅搜索雷达，简称为群目标搜索雷达；只在雷达终端的数据处理单元具有群跟踪功能、但雷达前端采用传统搜索方式的雷达，称为群目标仅跟踪雷达，简称为群目标跟踪雷达，其中，现有电扫描雷达的搜索方式和机械扫描多目标雷达的搜索方式统称为传统搜索方式，现有电扫描雷达的跟踪方式和机械扫描多目标雷达的跟踪方式统称为传统跟踪
方式。群目标搜索雷达和群目标跟踪雷达，以及仅使用了群搜索功能的群目标雷达和仅使用了群跟踪功能的群目标雷达，统称为广义群目标雷达，广义群目标雷达既适用于机械扫描雷达、也适用于电扫描雷达，能够扩展传统雷达功能、增强传统雷达能力，具有群目标雷达的局部特征，其中，电扫描既指雷达天线波束方位与俯仰二维的电扫描方式、也指方位或俯仰一维的电扫描方式。
[0012]群目标雷达的体制，既适用于窄带雷达、也适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.所述群目标雷达，是指以雷达天线波束电扫描技术为基础，以量测与目标之间多多对应关系为数学假设前提，同时具有群目标搜索功能和群目标跟踪功能的雷达称为群目标雷达，也就是雷达前端的天线波束具有群目标搜索的功能、雷达终端的数据处理单元同时具有群目标跟踪功能的雷达，同时使用群搜索与群跟踪这两种功能的群目标雷达称为狭义群目标雷达，其中，量测也称为点迹，量测与目标之间多多对应关系是指一个量测可以对应多个目标、一个目标可以对应多个量测，群目标搜索简称为群搜索，群目标跟踪简称为群跟踪，群目标是指群目标成员之间彼此空间距离和运动方向在一定的时间内整体状态保持相对稳定的所有成员集合，群目标成员是指构成群目标的单个目标，单目标与多目标是群目标的特例；只在雷达前端的天线波束具有群搜索功能、但雷达终端采用传统跟踪方式的雷达，称为群目标仅搜索雷达，简称为群目标搜索雷达；只在雷达终端的数据处理单元具有群跟踪功能、但雷达前端采用传统搜索方式的雷达，称为群目标仅跟踪雷达，简称为群目标跟踪雷达，其中，现有电扫描雷达的搜索方式和机械扫描多目标雷达的搜索方式统称为传统搜索方式，现有电扫描雷达的跟踪方式和机械扫描多目标雷达的跟踪方式统称为传统跟踪方式；群目标搜索雷达和群目标跟踪雷达，以及仅使用了群搜索功能的群目标雷达和仅使用了群跟踪功能的群目标雷达统称为广义群目标雷达，广义群目标雷达既适用于机械扫描雷达、也适用于电扫描雷达，能够扩展传统雷达功能、增强传统雷达能力，具有群目标雷达的局部特征，其中，电扫描既指雷达天线波束方位与俯仰二维的电扫描方式、也指方位或俯仰一维的电扫描方式；群目标雷达的体制，既适用于窄带雷达、也适用于宽带雷达，既适用于点目标、也适用于扩展目标；相较于单目标雷达和多目标雷达，群目标雷达在雷达体制上取得了代际突破，是继单目标雷达体制、多目标雷达体制之后的新一代雷达体制；所述群目标雷达架构，是指群目标雷达整体结构与组成单元彼此之间联系的描述，是群目标雷达系统的结构图，用于指导群目标雷达系统与组成单元的设计；群目标雷达由发射天线与电磁能量辐射单元、接收天线与目标散射信号接收单元、信息处理单元、系统控制单元、定时与波形产生单元、显示与人机对话单元、开发式接口、群搜索与群跟踪管理控制单元，以及群目标雷达数据与指令缓存、传输、交换与管理网络平台共计9个单元组成，其中，发射天线与电磁能量辐射单元简称为辐射单元、接收天线与目标散射信号接收单元简称为接收单元、群搜索与群跟踪管理控制单元简称为群管控单元，群目标雷达数据与指令缓存、传输、交换与管理网络平台简称为网络平台；辐射单元完成电磁能量的产生与辐射，接收单元完成目标散射电磁能量的收集、变换与检测送出视频信号，信息处理单元由信号处理与数据处理2个子单元组成，完成目标视频信号的处理与目标点迹提取，系统控制单元负责全系统指令控制与全系统资源的调度管理，网络平台将所有单元联系成一个整体，实现雷达数据与控制指令的管理、缓存、传输、交换与接口管理，群管控单元实现群搜索、群跟踪功能，并且兼具系统控制单元功能备份的职能，定时与波形产生单元完成全系统时序与波形的产生，显示与人机对话单元实现群目标航迹的显示、群态势显示、人机对话指令的发出与接收，开放式接口完成本机雷达数据送出、外来数据的接收与收发数据指令的交换；群目标雷达的架构具有网络化、体系化、开放式、可拓展性与随机接入多台雷达数据的特点；所述群搜索，是指利用所确定的群目标形成准则形成群目标并计算生成群规模，根据雷达波束宽度、波束扫描编排方式，按照设定的数据率对群规模区域搜索范围的大小随时间实时调节、搜索范围的边界随群规模形状自主调节的搜索，其中，传统搜索方式是群搜索
的特例，群目标形成准则是指判断某个目标是否属于该群目标状态的门限值，群规模是指群目标所有成员所占据的具有一定大小和形状的空间区域；相较于传统的搜索方式，群搜索具有精准搜索、有效搜索、动态搜索、实时搜索与全面搜索的特点；所述群搜索区域形成方法，是指以群目标雷达本雷达周期群规模为基础、以本雷达周期主目标位置和运动方向为约束，采用滤波器预测方法生成下一雷达周期搜索区域边界、并确定搜索区域大小的方法和步骤的统称，简称为群搜索区域形成方法，具有对群目标所有成员覆盖全、对主目标跟随紧、搜索效率高的特点，其中，主目标是指关注度最高的目标；首先，在主目标运动方向为正的情况下，以本雷达周期主目标跟踪区域的方位角与俯仰角各自的最大值与最小值为边界围成的区域就是本雷达周期的主目标角度跟踪区域，经过预测计算给出下一雷达周期主目标角度跟踪区域方位角与俯仰角各自的预测最大值与预测最小值，这些预测值围成的区域就是主目标预测角度跟踪区域，其中，主目标预测角度跟踪区域方位角的最大值称为前边界、方位角最小值称为后边界，俯仰角的最大值称为上边界、俯仰角的最小值称为下边界，在主目标运动方向为负的情况下...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿文东，耿歌，杨丽，
申请(专利权)人：耿文东，
类型：发明
国别省市：