地面雷达数据处理系统设计

 

　　目前对雷达数据处理的研究，特别是航迹处理部分，大多都是对付空中目标和海上目标的，这样的目标机动性不强，背景简单，容易预测航迹。而地面目标具有强机动性、情况复杂、目标种类繁多、同一范围内目标遮挡等环境干扰因素较多，这些对目标的检测、归并、凝聚、建航都提出了高的要求。需要对以前在航空和航海领域应用较多的航迹处理方法进行发展和完善，发展出适合强机动目标的改良算法。

　　随着信息技术的发展，雷达数据处理的研究有以下几个发展方向：弱小目标的自动跟踪，可利用帧间滤波、检测前跟踪和先进算法来提升自动跟踪性能;高速计算与并行处理;多传感器信息融合与控制一体化;搜索、跟踪、引导、识别与指挥一体化。

　　1 数据处理的系统设计

　　雷达数据处理采用计算机作为载体，通过编写数据处理软件来实现，计算机能够非常灵活地完成各种类型的数据处理工作;数据处理的软件化也能使整个雷达系统的兼容性和可扩展性更强，功能更完善，界面更友好。

　　数据处理软件完成的功能主要包括：采集数据(信号处理的目标数据、定北数据、定位数据)，对信号处理后的目标数据进行格式转换、点迹凝聚等优选目标数据后形成更加准确、精确的目标点迹数据;对点迹数据进行航迹处理后形成目标的航迹;把处理后的目标点迹、航迹数据进行输出。数据处理功能如图1所示。

　　

 

　　在研究和参考已有雷达数据处理算法的基础上，对模拟目标数据、同类型其他雷达试验中录取的实际目标数据进行了仿真处理，根据处理结果，对已有算法进行修改完善，以适用本雷达技术特点和指标的要求。

　　2 点迹形成的算法设计

　　由于雷达波束在连续扫描时，波束波瓣有一定宽度，至少有好几个脉冲连续扫到目标，每个脉冲都对应一个方位值，同一目标被捕捉到多次，多次捕获目标时的方位值都不同，这就造成了方位角的分裂程度较大。因此需要把一次扫描中同一目标的多个点迹凝聚成一个点迹。先在距离上进行凝聚，得到水平波瓣内不同方位上的距离值;再在方位上凝聚，可获得惟一方位估计值;然后把距离值进行线性内插获得惟一的距离估计值。

　　(1)同一目标在距离上的凝聚处理，需将在距离上连续或间隔一个量化单元的点迹按照式(1)求取质心，将质心作为目标点迹的距离估计值：

　　

 

　　式中：n为目标的点迹个数;Ri，Vi分别为第i个目标点迹的距离和回波幅度值。

　　(2)同一目标在方位上的凝聚处理，需将在方位上相邻的点迹按照式(2)求取质心，将质心作为目标点迹的方位估计值，此值即目标点迹的惟一估计值。

　　

 

　　式中：n为目标的点迹个数;Ai，Vi分别为第i个目标点迹的方位和回波幅度值。

　　(3)用式(1)计算出目标在各个方位上的距离值，并不是目标点迹距离的惟一估计值，需要根据目标方位估计值落入的位置来求距离惟一的估计值。设方位估计值在距离估计值的第i和i+1点之间，求距离惟一估计值的内插公式为：

　　

 

　　式中：Ro'为目标点迹距离的惟一估计值;Ao为目标点迹方位的惟一估计值;Ri+1，Ri，Ai+1，Ai分别为第i+1和i点迹的距离及方位值。此时即获得惟一的距离、方位估计值。