杂波环境下雷达新建航迹处理方法分析

陈娟刘浩

摘要：针对杂波环境下容易出现虚假航迹的问题，本文从数据处理角度讨论了航迹关联时的扇区划分和新建航迹规则等方法，利用多个周期的统计分析，在新建航迹的准确性和实时性中寻找平衡，通过适当延长判断周期（牺牲实时性）来降低虚假航迹的出现（提高准确性）。

关键词：航迹关联；扇区划分；新建航迹规则；虚假航迹

引言

本文针对周期性报告的雷达点迹，从航迹关联处理的扇区划分和拟定新建航迹规则两方面，讨论降低虚假航迹的问题，主要思想就是通过延长新建航迹转换为确认航迹的过程，即牺牲新航迹出现的实时性，达到降低虚假航迹出现的目标．本文主要讨论涉及杂波环境下“点迹－航迹相关”模块的扇区划分和“未相关点迹创建新临时航迹”模块的创建规则。

一、航迹关联扇区划分方法

1.常规关联及扇区划分

针对多目标嘈杂环境下，航迹的起始是多目标航迹处理中的首要问题，因此航迹起始的好坏直接影响了后续航迹的处理．上述航迹起始算法在处理地杂波或海杂波的数据时，一类采用是面向目标的顺序处理技术；另一类是面向测量的批处理方法．前者计算量小但是在强杂波环境下辨别目标与虚警的能力差，仅适合稀疏回波环境；后者虽然处理效果较好，能有效的降低虚警概率，但在密集回波环境下计算量太大，实现太困难，不易于工程实践．本文所分析的是在实际场景中，在含有大量的密集杂波、回波、慢速目标和仙波情况下，如何能有效的起始正确的目标航迹并且减少计算量．上述关联算法的主题思路均是在航迹预测位置建立相关门，对相关门内的点迹报告，采用不同的关联参数，计算各点迹的统计结果，并依据制定的规则确定关联结果。

这其中涉及两个关键问题，其一是相关门的划分，其二是点迹统计参数的设定及关联规则，在本文我们主要讨论第一个关键问题相关门确定过程中的扇区划分问题．从关联计算的目的来说，希望关联门越大越好，这样可以有效避免漏关联现象的发生，极端情况是将本次报告的所有点迹均与特定航迹进行粗相关，这样做的后果就是计算量大增、处理时效性较差，因此从工程实施角度来说，就必须要缩小关联门，使得候选点迹能够满足航迹处理的同时，符合计算处理等的要求，基于上述两者的平衡，通常情况下，在实施过程中，会将雷达监视的空域范围划分为若干个扇区，由于目标运动特性决定了其关联大致范围，通常仅处理相邻扇区的点迹进行粗关联检测，常见的以１６扇区划分方式，每次处理时根据点迹位置和航迹位置，计算点迹报告和预测航迹所处扇区。

在关联处理过程中，对未跨越扇区时，可以将预测航迹处于第Ｋ扇区的航迹与位于第Ｋ扇区的点迹进行关联，对跨越扇区时，就需要将预测航迹处于第Ｋ扇区的航迹与第Ｋ、Ｋ－１、Ｋ＋１三个扇区的点迹报告进行关联，而在实际工作中，两种情况都存在，因此关联程序就需要设计成预测航迹位于第Ｋ扇区的航迹与第Ｋ、Ｋ－１、Ｋ＋１三个扇区的点迹进行关联号。

二、新建航迹的拟定规则

为避免新生成的航迹出现过多的虚假航迹，在程序设计和开发过程汇总，需要根据具体的应用环境设置不同的确认规则，以下以空管一次雷达建航为例，描述两个简要规则。

2.1规则１———线性起始规则所有关联点迹报告（ｔ，Ｘ，Ｙ），（其中ｔ为报告时间，Ｘ，Ｙ为报告的二维位置坐标）均在一条射线上，即：由两个时刻报告的关联点迹（ｔ１，Ｘ１，Ｙ１），（ｔ２，Ｘ２，Ｙ２），就构成了一条射线，线起点（Ｘ１，Ｙ１），并指向（Ｘ２，Ｙ２）方向，该射线方程为：

从表可以看出，系统采用改进扇区划分关联方法，能有效的减少处理大批量点迹与航迹关联所花费的时间，增强系统的实时性需求．本系统数据来源于真实场景，各种场景数据都是回波能量较小、密集排列且存在一定机动的飞行目标。图４中，在弱杂波场景下，在采用改进扇区划分图（ａ）和正常扇区划分图（ｂ）对同一个机动目标关联跟踪效果上，改进扇区划分正确跟踪机动目标同时生成了航迹Ｔ＿１２，该机动目标正常进行椭圆形绕圈飞行，整个过程中没有出现误关联，同时在点杂波场景下机动目标关联跟踪效果良好；但是在采用正常扇区划分对该机动目标进行关联时，图（ｂ）中该机动目标航迹与另一条航迹Ｔ＿２５６７的点迹出现了误关联，导致关联错误，同时目标偏航严重，极大的影响了整个系统的准确性

下图中，在强杂波区场景下，目标航迹Ｔ＿４５１在做杂乱无序的绕圈机动飞行，采用改进扇区划分图（ａ）对该目标航迹关联跟踪效果良好，无掉点和误关联情况出现，其他直线飞行目标轨迹同样无掉点和误关联出现；但采用正常扇区划分图（ｂ）对目标航迹Ｔ＿４５１关联过程中出现了大面积漏点情况，说明出现了关联失误，错误的以为该机动目标在绕圈飞行后消失随后又出现，但实际过程中一直处于机动状态，并无漏点情况．

结论：本文就杂波区雷达数据处理中涉及的航迹关联时的扇区划分和新建临时航迹的规则进行了讨论，并针对目前常见处理方法，给出了一些适应性的改进措施，并从实验结果可以得出，这些方法对于回波能量较小、密集排列、存在一定机动的飞行目标处理效果良好，这些方法已经在作者承担的多个雷达数据处理项目中经过了实际应用，并取得了良好的工程应用效果。

参考文献

[1]祁万龙.基于ED-129的ADS-B监视功能设计与实现[D].电子科技大学，2013.

[2]宋济慈.组网雷达仿真与对抗技术研究[D].国防科学技术大学，2013.

[3]阳宇.多源相关监视雷达数据融合研究[D].电子科技大学，2012.

[4]沈庆亮.雷达数据处理与显控单元的设计与实现[D].南京理工大学，2013.

[5]宋伟.基于ADS-B数据的航迹处理子系统设计与实现[D].电子科技大学，2012.