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一种单站雷达干扰检测和跟踪方法

阅读:463发布:2020-10-02

专利汇可以提供一种单站雷达干扰检测和跟踪方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种单站雷达干扰检测和 跟踪 方法,将干扰点迹转到稳定大地 坐标系 下;对符合凝聚条件的干扰点迹进行合并处理,生成凝聚干扰点迹;对于用于干扰航迹更新的点迹,建立干扰航迹和点迹的 配对 矩阵,完成干扰航迹、点迹相关和滤波更新;处理更新后的干扰航迹数据一方面实时上报,一方面用于航迹 数据库 更新,为下次跟踪维持服务;实时估计目标的运动速度和 位置 ,实现雷达导引光电或者导弹截获目标;在干扰航迹处理过程中,通过对航迹 质量 不断更新,完成干扰航迹的确认和撤销过程。,下面是一种单站雷达干扰检测和跟踪方法专利的具体信息内容。

1.一种单站雷达干扰检测和跟踪方法,其特征在于步骤如下:
步骤1:干扰点迹预处理
将干扰点迹从雷达天线坐标系转化到大地坐标系下,提取方位和俯仰维信息:
干扰点迹预处理模完成干扰点迹坐标转换功能。由于雷达测量的干扰信息是相对于雷达天线坐标系的,该坐标系是非稳定坐标系,而数据处理需在稳定的大地坐标系下工作,故需要将干扰信息转到大地坐标系下。由于干扰点迹的距离维信息缺失,无法直接使用坐标转换公式,采用在转换前对距离赋一个固定值(如10km),利用式0计算出目标在雷达天线坐标系下的(X,Y,Z),之后利用式-1、式-2将干扰信息从雷达天线坐标系待转到大地坐标系后,提取方位和俯仰维信息,完成相应的坐标转换。
其中,R、EangleTX、AangleTX分别为干扰信息在雷达天线坐标系下的距离、方位、俯仰角,X、Y、Z分别代表干扰信息在雷达天线坐标系下的坐标;Xe、Ye、Ze分别代表干扰信息在大地坐标系下的坐标; 代表炮塔指向角度,θ1、θ2、θ3分别代表车体横摇角、纵摇角、航向角,Aangle、Eangle分别代表干扰目标在大地坐标系下方位角和俯仰角;
步骤2:干扰点迹凝聚
对在给定的方位和俯仰范围内的干扰点迹进行存储并凝聚,凝聚采用的方法是线性加权求重心,干扰点迹的位置凝聚公式:
其中,n为干扰点迹个数,Ai和Vi分别为第i个干扰点迹的位置和回波幅度值;
步骤3:干扰航迹建立
当干扰点迹连续检测概率不低于起始限,且满足目标运动规律时,自动建立该干扰目标的运动航迹;所述的门限为3/5或5/7,3/5代表5次检测中出现了3次点迹,5/7代表7次检测中出现了5次点迹;
步骤4:干扰航迹跟踪维持
采用两维自适应α-β滤波更新模块完成目标位置和速度估计,实现雷达对干扰目标的航迹更新:
S(k)=P(k)+α(k)·[Z(k)-P(k)]
其中,S(k)=[As(k/k) Es(k/k)]T表示第K个扫描周期的滤波值;
P(k)=[Ap(k/k-1) Ep(k/k-1)]T表示第K-1个扫描周期对第K个周期的外推值;
Z(k)=[Am(k) Em(k)]T表示测量值;
表示S(k)和P(k)的一阶导数,即速度的滤波与外推值;
α(k)和β(k)为k时刻α-β滤波器的位置及速度增益,k为雷达观测次数;
T为天线扫描周期;
步骤5:干扰航迹确认和撤销
在干扰航迹处理过程中,实时对干扰航迹质量不断更新,并根据干扰航迹质量动态决定哪些未确认干扰航迹可以转换为确认干扰航迹,哪些是虚假干扰航迹应予以撤消;本方法中,干扰航迹起始的航迹质量为5,每次录取了可用点迹更新,则航迹质量加2;航迹质量最高为9;当未录取到可用的更新点迹,则航迹质量减2,当航迹质量小于3时,撤销该干扰航迹;
步骤6:干扰航迹导引
根据已经确认的干扰航迹,实时解算干扰目标的二维空间位置,引导光电跟踪仪截获目标。
2.根据权利要求1所述的一种单站雷达干扰检测和跟踪方法,其特征在于所述的步骤2中给定的方位和俯仰范围内为方位门限:3度,俯仰门限:1.5度。

说明书全文

一种单站雷达干扰检测和跟踪方法

技术领域

[0001] 本发明属于防空雷达领域,具体涉及一种单站雷达干扰检测和跟踪方法。

背景技术

[0002] 当前作战环境下,电子战已经成为未来战争中必不可少的组成部分,并贯穿于战争始终,成为一种无处不在的对抗形式。随着信息技术的发展和在战争中地位的不断提高,电子战变得越来越重要,其威胁也变得越来越严重,它使现代和未来战争中体系与体系之间的对抗也变得极其复杂,因此,无论是进攻还是防御性武器都高度重视电子对抗技术。目前,电子对抗已成为与火对抗并重的对抗领域,火力对抗的胜负在很大程度上取决于电子对抗的胜负。
[0003] 几次局部战争表明,现代空袭与防空的胜负,在很大程度上决定于电子对抗的胜负,而电子对抗的胜负很大程度上决定于干扰与抗干扰的能力。对防空体系来说,取得防空的胜利与否,关键决定于对抗空袭体系对抗电子干扰的能力。
[0004] 经查,未见与此相关的技术公开。

发明内容

[0005] 要解决的技术问题
[0006] 压制干扰作为对单站雷达干扰的一种主要手段,严重制约和限制了雷达检测跟踪性能的发挥,对雷达的生存构成了严重威胁。在大功率集中式压制干扰下如何对干扰目标进行检测与跟踪是一个难点。
[0007] 为了解决现有技术的不足,本发明提出一种单站雷达对于干扰的检测和跟踪方法,解决单站雷达对于干扰目标的有效检测和跟踪。
[0008] 技术方案
[0009] 一种单站雷达干扰检测和跟踪方法,其特征在于步骤如下:
[0010] 步骤1:干扰点迹预处理
[0011] 将干扰点迹从雷达天线坐标系转化到大地坐标系下,提取方位和俯仰维信息:
[0012] 干扰点迹预处理模完成干扰点迹坐标转换功能。由于雷达测量的干扰信息是相对于雷达天线坐标系的,该坐标系是非稳定坐标系,而数据处理需在稳定的大地坐标系下工作,故需要将干扰信息转到大地坐标系下。由于干扰点迹的距离维信息缺失,无法直接使用坐标转换公式,采用在转换前对距离赋一个固定值(如10km),利用式0计算出目标在雷达天线坐标系下的(X,Y,Z),之后利用式-1、式-2将干扰信息从雷达天线坐标系待转到大地坐标系后,提取方位和俯仰维信息,完成相应的坐标转换。
[0013]
[0014]
[0015]
[0016] 其中,R、EangleTX、AangleTX分别为干扰信息在雷达天线坐标系下的距离、方位、俯仰角,X、Y、Z分别代表干扰信息在雷达天线坐标系下的坐标;Xe、Ye、Ze分别代表干扰信息在大地坐标系下的坐标; 代表炮塔指向角度,θ1、θ2、θ3分别代表车体横摇角、纵摇角、航向角,Aangle、Eangle分别代表干扰目标在大地坐标系下方位角和俯仰角;
[0017] 步骤2:干扰点迹凝聚
[0018] 对在给定的方位和俯仰范围内的干扰点迹进行存储并凝聚,凝聚采用的方法是线性加权求重心,干扰点迹的位置凝聚公式:
[0019]
[0020] 其中,n为干扰点迹个数,Ai和Vi分别为第i个干扰点迹的位置和回波幅度值;
[0021] 步骤3:干扰航迹建立
[0022] 当干扰点迹连续检测概率不低于起始限,且满足目标运动规律时,自动建立该干扰目标的运动航迹;所述的门限为3/5或5/7,3/5代表5次检测中出现了3次点迹,5/7代表7次检测中出现了5次点迹;
[0023] 步骤4:干扰航迹跟踪维持
[0024] 采用两维自适应α-β滤波更新模块完成目标位置和速度估计,实现雷达对干扰目标的航迹更新:
[0025] S(k)=P(k)+α(k)·[Z(k)-P(k)]
[0026]
[0027] 其中,S(k)=[As(k/k) Es(k/k)]T表示第K个扫描周期的滤波值;
[0028] P(k)=[Ap(k/k-1) Ep(k/k-1)]T表示第K-1个扫描周期对第K个周期的外推值;
[0029] Z(k)=[Am(k) Em(k)]T表示测量值;
[0030] 和 表示S(k)和P(k)的一阶导数,即速度的滤波与外推值;
[0031] α(k)和β(k)为k时刻α-β滤波器的位置及速度增益,k为雷达观测次数;
[0032] T为天线扫描周期;
[0033] 步骤5:干扰航迹确认和撤销
[0034] 在干扰航迹处理过程中,实时对干扰航迹质量不断更新,并根据干扰航迹质量动态决定哪些未确认干扰航迹可以转换为确认干扰航迹,哪些是虚假干扰航迹应予以撤消;本方法中,干扰航迹起始的航迹质量为5,每次录取了可用点迹更新,则航迹质量加2;航迹质量最高为9;当未录取到可用的更新点迹,则航迹质量减2,当航迹质量小于3时,撤销该干扰航迹;
[0035] 步骤6:干扰航迹导引
[0036] 根据已经确认的干扰航迹,实时解算干扰目标的二维空间位置,引导光电跟踪仪截获目标。
[0037] 所述的步骤2中给定的方位和俯仰范围内为方位门限:3度,俯仰门限:1.5度。
[0038] 有益效果
[0039] 本发明提出的一种单站雷达干扰检测和跟踪方法,有益效果和特点如下:
[0040] 1)有效解决了对于干扰目标的检测和跟踪,提升了系统作战效能;
[0041] 2)为武器系统剔除虚假干扰提供了有效的解决思路;
[0042] 3)该发明除可应用于单站雷达之外,还可用于多站组网雷达。附图说明
[0043] 图1干扰目标检测跟踪处理流程图

具体实施方式

[0044] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0045] 本发明提出的方法,用于完成干扰目标的航迹建立、航迹相关、航迹管理、航迹更新等,在有效剔除虚假干扰的前提下,实现对干扰目标的稳定(二维:方位和俯仰)跟踪;在此基础上,实时估计干扰目标的运动速度和位置,引导跟踪器(红外、电视等)稳定截获目标。
[0046] 系统工作时,实时接收来自信号处理器的干扰点迹(含方位、俯仰信息),通过坐标变换,将干扰点迹转到稳定大地坐标系下,完成干扰点迹预处理;对符合凝聚条件的干扰点迹进行合并处理,生成凝聚干扰点迹,提高点迹精度,并作为后续处理输入;对于用于干扰航迹更新的点迹,建立干扰航迹和点迹的配对矩阵,完成干扰航迹、点迹相关和滤波更新;处理更新后的干扰航迹数据一方面实时上报,一方面用于航迹数据库更新,为下次跟踪维持服务;实时估计目标的运动速度和位置,实现雷达导引光电或者导弹截获目标;在干扰航迹处理过程中,通过对航迹质量不断更新,完成干扰航迹的确认和撤销过程。
[0047] 下面以某单站雷达为例,说明此发明的实施方式:
[0048] 1)干扰点迹预处理
[0049] 干扰点迹预处理模块完成干扰点迹坐标转换功能。由于雷达测量的干扰信息是相对于雷达天线坐标系的(距离R,方位EangleTX,俯仰AangleTX),该坐标系是非稳定坐标系,而数据处理需在稳定的大地坐标系下工作,故需要将干扰信息转到大地坐标系下。由于干扰点迹的距离维信息缺失,无法直接使用坐标转换公式,采用在转换前对距离R赋一个固定值(如10km),利用式0计算出目标在雷达天线坐标系下的(X,Y,Z),之后利用式-1、式-2将干扰信息待转到大地坐标系后,提取方位和俯仰维信息,完成相应的坐标转换。
[0050]
[0051]
[0052]
[0053] 式-1和式-2中,X、Y、Z分别代表干扰信息在雷达天线坐标系下的坐标;Xe、Ye、Ze分别代表干扰信息在大地坐标系下的坐标; 代表炮塔指向角度,θ1、θ2、θ3分别代表车体横摇角、纵摇角、航向角,Aangle、Eangle分别代表干扰目标在大地坐标系下方位角和俯仰角。
[0054] 2)干扰点迹凝聚
[0055] 干扰点迹凝聚是将在一定方位和俯仰范围内(方位门限:3度,俯仰门限:1.5度)的干扰点迹进行存储并凝聚,该凝聚门限可控,通过干扰点迹凝聚,一方面提高干扰的测量精度,另一方面减少不必要的后续干扰航迹分裂。凝聚采用的方法是线性加权求重心,干扰点迹凝聚公式如式-3所示,其中,n为干扰点迹个数,Ai和Vi分别为第i个干扰点迹的位置和回波幅度值。
[0056]
[0057] 3)干扰航迹建立
[0058] 当干扰点迹连续检测概率不低于起始门限(门限值可设),且满足目标运动规律时,自动建立该干扰目标的运动航迹(二维),工程中通常采用3/5或5/7(3/5代表5次检测中出现了3次点迹,5/7代表7次检测中出现了5次点迹)起始门限进行干扰航迹起始。
[0059] 4)干扰航迹跟踪维持
[0060] 滤波更新处理完成目标位置和速度估计,实现雷达对干扰目标的航迹更新。本方法滤波更新模块选用两维自适应α-β滤波,其公式见式-4和式-5。
[0061] S(k)=P(k)+α(k)·[Z(k)-P(k)]  (式-4)
[0062]
[0063] 其中,S(k)=[As(k/k) Es(k/k)]T表示第K个扫描周期的滤波值;
[0064] P(k)=[Ap(k/k-1) Ep(k/k-1)]T表示第K-1个扫描周期对第K个周期的外推值;
[0065] Z(k)=[Am(k) Em(k)]T表示测量值;
[0066] 和 表示S(k)和P(k)的一阶导数(即速度的滤波与外推值);
[0067] α(k)和β(k)为k时刻α-β滤波器的位置及速度增益,k为雷达观测次数。
[0068] T为天线扫描周期;
[0069] 5)干扰航迹确认和撤销
[0070] 在干扰航迹处理过程中,实时对干扰航迹质量不断更新,并根据干扰航迹质量动态决定哪些未确认干扰航迹可以转换为确认干扰航迹,哪些是虚假干扰航迹应予以撤消。本方法中,干扰航迹起始的航迹质量为5,每次录取了可用点迹更新,则航迹质量加2。航迹质量最高为9;当未录取到可用的更新点迹,则航迹质量减2,当航迹质量小于3时,撤销该干扰航迹。
[0071] 6)干扰航迹导引
[0072] 根据已经确认的干扰航迹,实时解算干扰目标的二维空间位置,引导光电跟踪仪截获目标。
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