航跡預測技術(shù)在制導雷達數(shù)據(jù)處理中的應用

張洪水

摘要：本文提出了一種采用航跡預測技術(shù)來進行制導雷達數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對目標實時性位置的精準獲取。經(jīng)試驗測試證實這一方法能夠有效解決制導雷達數(shù)據(jù)處理延遲性較大的缺陷問題，提升輸出航跡數(shù)據(jù)更新頻率，有效追蹤目標的實時性坐標位置。

關(guān)鍵詞：制導雷達；航跡預測；數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：TN957 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0108-02

在未來戰(zhàn)爭環(huán)境中電磁環(huán)境將會變得越來越復雜，雷達在獲取目標坐標位置時會遭受到多個方面的影響干擾，產(chǎn)生出大量的無效波頻，而要實現(xiàn)對目標位置的實時性檢測則將會面臨著更大的難度挑戰(zhàn)。而雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)作為一項實施性系統(tǒng)，必須在盡可能短的時間內(nèi)得出相應的數(shù)據(jù)計算結(jié)果，這也就對雷達數(shù)據(jù)處理能力提出了更高的要求。而通過應用航跡預測技術(shù)則能夠促使雷達數(shù)據(jù)處理實時性低問題得以迎刃而解，及時獲取追蹤目標的實時位置，有著巨大的實際應用價值。據(jù)此，下文將重點針對航跡預測技術(shù)在制導雷達數(shù)據(jù)處理中的應用情況展開具體分析。

1 概述

制導雷達系統(tǒng)的構(gòu)成功能主要就包括了對于數(shù)據(jù)信息的探測、控制、傳輸，以及各項通信設備專項支持功能。其所要完成的目標任務即為：保證能夠?qū)η址改繕说淖鴺它c做出及時、準確的測量，并在測出坐標后的同一時間點對目標實施攔截處理的過程階段，確保將目標完全摧毀。當前我國的現(xiàn)役的制導雷達現(xiàn)已由僅能夠獲取少數(shù)目標，逐步通過技術(shù)迭代更新發(fā)展為了能夠同時對多項目標采取實時精準化的打擊。當前所廣泛采用的固有源相控雷達具有大功率孔徑條件，其饋線損耗低等優(yōu)勢價值，能夠十分方便的實現(xiàn)對波束狀態(tài)的精準化調(diào)整，現(xiàn)已成為了一種新型化的制導雷達發(fā)展趨勢。

然而這一種雷達控制系統(tǒng)也存在著成本造價高昂、制造難度大等問題，目前我國在這一方面的技術(shù)研究還有很大的提升空間，在短時間內(nèi)無法實現(xiàn)對現(xiàn)役部隊的批量化裝備。而且，相關(guān)部隊所應用到的武器裝備當中有著大規(guī)模的常規(guī)性防控警戒雷達，此類雷達系統(tǒng)同時也具備有良好的測量精確性，然而其也存在著數(shù)據(jù)率較低，數(shù)據(jù)處理延遲性較大等問題，難以被用作制導雷達連接到防空導彈系統(tǒng)當中[1]。因而研制出一種性的數(shù)據(jù)處理軟件來使得一般性的警戒雷達能夠克服數(shù)據(jù)率低、數(shù)據(jù)處理延遲性大的問題，以便能夠在防空導彈系統(tǒng)當中發(fā)揮出更大的作用價值，這將有著重大的現(xiàn)實意義。對于以上問題，本文就提出了一種融合了濾波與實時性預測的處理方式，基于對預測及航及濾波的高效化運用，能夠在確保對精度性標準要求的良好保障前提下，全面提升雷達監(jiān)測的精準性與實時性，應用價值十分巨大。

2 數(shù)據(jù)處理方法

2.1 融合濾波與實時處理方法

為實現(xiàn)對目標的精準打擊，必須確保制導雷達要有著高精度的實時性與穩(wěn)定性特點，可實現(xiàn)對監(jiān)測目標坐標點的精準化定位，而要達到這一標準要求就必須要保證雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)≥10Hz，輸出延遲需超出數(shù)據(jù)率的1/3以上。但考慮到常規(guī)制導雷達往往延遲性較高，上傳濾波點跡無法達到實時性要求，而且雷達數(shù)據(jù)率通常不足10Hz，不符合于制導雷達的搞數(shù)據(jù)需求。因數(shù)據(jù)處理軟件所采用到的濾波算法在得到目標點的坐標值時，同時還能夠測出其飛行速度及加速度，通過對于所測得的各項目標數(shù)據(jù)信息予以綜合性分析后，可通過多項式來當前的目標位置做出準確預測，并且為達到制導需求的搞數(shù)據(jù)率，通常間隔1/K0秒便會觸發(fā)一次相應的濾波預測流程[2]。

鑒于在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)當中所采取的濾波處理方式在得到目標點的坐標值時，同時還能夠測出其飛行速度及加速度，通過對于所測得的各項目標數(shù)據(jù)信息予以綜合性分析后，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的綜合性應用并借助于多項式來估測出Ts值，也就是當前時刻目標所處位置，并將這一預測坐標作為目標坐標對外發(fā)送，而且，還可有效滿足于實際制導所需求的高數(shù)據(jù)率，假定為K0Hz，其每經(jīng)過1/K0之后，便可出發(fā)一次以上的濾波預測過程，采取了一種同時整合了濾波及預測技術(shù)的實時性處理技術(shù)。這一項處理技術(shù)所輸出的軌跡能夠完全符合于制導工作所需求的高數(shù)據(jù)率和實時性測算需求，其算法過程具體可概括為：接受延遲雷達量測點跡→抵達出發(fā)周期→雷達量測轉(zhuǎn)換→濾波處理→測量T時刻以后的航跡→直角坐標到極坐標反變換→上報實時雷達跟蹤點跡。其中所對應的濾波及預測算法可概括為：

（1）所輸入的量測點跡將會被轉(zhuǎn)換至直角坐標系內(nèi)；（2）采用適當?shù)臑V波算法針對測量點跡的坐標位置與速度實施濾波處理；（3）獲取濾波點跡隊列，找出接近點，求出點跡時間和實際時間差值，依據(jù)所得出的時間差及濾波位置與速度，推測出實時目標坐標；（4）依據(jù)所測算出的航跡，轉(zhuǎn)換至雷達中心站坐標系，報告實時追蹤到的目標點跡。

2.2 濾波處理算法

在開展航跡追蹤之時，任意一項時刻目標均可做出相應的機動行為，致使目標運動模式變得難以預測。此種現(xiàn)象將會使得在工程測算中必須采用濾波與機動檢測相結(jié)合的方式，才能夠獲取到較高的追蹤精準性。

目前在解決對高速機動目標的實時性追蹤問題時，多采用交互式多模型算法來進行處理。應用這一算法能夠針對目前時刻的目標狀態(tài)展開評估測算，同時還需認識到任何一項模型都可能成為一項高效化的系統(tǒng)應用模型，相關(guān)的濾波器初始預設數(shù)值都是在參考前一時刻所對應條件模型的濾波結(jié)果后，經(jīng)過分析處理所獲取到的。在此過程之內(nèi)的相關(guān)循環(huán)內(nèi)容主要由輸出交互、濾波、模型概率迭代更新、輸出等部分所構(gòu)成。其應確保最大程度的體現(xiàn)出目標的真實運動現(xiàn)狀。在針對飛行目標運動狀態(tài)建構(gòu)模型之時，通常會用到CV模型?；诔Ｋ俣饶Ｐ拖到y(tǒng)內(nèi)，目標運動的平面數(shù)據(jù)模型可被表述為：目標基于穩(wěn)定不便的速度值持續(xù)運行，其狀態(tài)矢量同時也包含位置x、y以及速度等分量[3]。

2.3 二維修正無偏量測轉(zhuǎn)換

從雷達角度而言，目標兩側(cè)一般在空間極坐標系內(nèi)來實現(xiàn)，之后的量測內(nèi)容處理則是基于直角坐標系來進行處理。舉例說明：假設目標由（203km，44°）位置進入測定范圍，由224°航行角度直飛89km，而后加速至9G后左轉(zhuǎn)180°，最終以224°航向角度靠近雷達站。經(jīng)分析表明，處于直線飛行段在實時處理后所獲得到的航跡和真實情況較為接近，從整體上而言，實時處理算法的精確性在機動出現(xiàn)后不如濾波精度，延遲濾波算法的誤差距離為44.06m，誤差角度為0.04°；實時處理算法的誤差距離為123.56m，誤差角度為0.12°。

3 結(jié)語

總之，要確保常規(guī)的警戒雷達系統(tǒng)能夠具備制導跟蹤能力，在本次研究中就提出了通過數(shù)據(jù)處理軟件來實現(xiàn)與武器系統(tǒng)鉸鏈，從而促使警戒雷達能夠具備制導雷達的功能作用精準打擊目標單位。本文所提出的這一種數(shù)據(jù)處理軟件具備有較高的精度性與穩(wěn)定性，其可通過融合濾波與實時性數(shù)據(jù)預測處理的方法來實現(xiàn)，能夠確保在達到要求精度的同時，還可確保對航跡的高精度預測，應用潛力巨大。

參考文獻

[1]張軍峰，蔣海行，武曉光，等.基于BADA及航空器意圖的四維航跡預測[J].西南交通大學學報，2014，（3）：553-558.

[2]陳江波，朱蕓蕓，李艷，等.多傳感器數(shù)據(jù)融合與航跡預測[J].測繪科學，2013，（4）：12-14+21.

[3]武曉光，張軍峰，蔣海行，等.GRIB數(shù)據(jù)及其在航跡預測中的應用[J].航空計算技術(shù)，2013，（6）：59-62.endprint