雷达融合策略

RDP处理流程

1、 每0.01秒去读取是否有新的雷达数据

 

2、 定时器循环处理(每0.01秒处理一次)

2.1 对最近收到的雷达数据进行CRC校验、长度校验、必填项校验

2.2 对原始航迹或点迹进行解码,主要包括将原始的斜距、方位角表示的位置转换成XY坐标和经纬度,将英制高度转换为米制高度,将英制速度转换为米制速度,解码方向、二次代码,提取目标特征(告警标识)等等

 

3、 定时器循环处理(每0.1秒处理一次),用第2步得到的原始航迹、点迹生成系统内部航迹(下面以航迹为例进行说明,点迹类似)

3.1 判断本次收到的原始航迹能否与已有的系统内部航迹相 关联。判断依据是原始雷达航迹号是否相同,相同则执行3.1.1,不同则执行3.1.2。

3.1.1 原始航迹能和某个已有的系统内部航迹的原始雷达航迹号相同:

3.1.1.1 根据系统内部航迹的状态设置关联参数。如果系统内部航迹是处于Coast外推状态,则关联门限应较大(设定水平距离门限设为10km,高度门限设为360米);如果系统内部航迹不处于Coast外推状态,则关联门限应较小(设定水平距离门限设为5km,高度门限设为280米)。

3.1.1.2如果本次收到的原始航迹和系统内部航迹的高度均有效,计算它们的高度差是否小于3.1.1.1得到的高度门限,小于则认为二者能够相关联,转3.2;大于则认为二者不能够相关联,转3.1.2。 (此时,并没有判断水平距离是否满足关联条件!)

3.1.1.3如果本次收到的原始航迹和系统内部航迹的任意一个高度无效,计算它们的水平距离是否小于3.1.1.1得到的水平距离门限,小于则认为二者能够相关联,转3.2;大于则认为二者不能够相关联,转3.1.2。

图3.1.1表示了上述3.1.1.2和3.1.1.3。

                                             

图3.1.1( 航迹号相同,保持关联的判断;

航迹号不同,建立关联的判断

3.1.2 原始航迹和所有的系统内部航迹的原始雷达 航迹号都不相同。可能分为两种情况:

3.1.2.1 也许应该是同一个飞机目标,但是雷达送来的时候原始雷达航迹号变了,因此需要确认是不是这样。判断条件:

(1)原始航迹和某个已有的系统内部航迹的SSR必须有效且相同;

(2)使用图3.1.1判断能够关联。条件(1)和(2)均满足,则认为二者能够相关联,转3.2;否则转3.3。

 

4、 定时器循环处理(每0.1秒处理一次),用第3步确认了关联关系的原始航迹去更新系统内部航迹。更新逻辑为:

    4.1 航迹累积更新次数+1,如果+1后次数超过了“最低初始化次数”,则将航迹状态由 “初始航迹”变为“正常航迹”状态,否则继续保持“初始航迹”状态。(“初始航迹”状态是为了解决某些雷达目标只探测到一两次就消失了的问题,这种目标多半是雷达错误探测到的假目标)

radar.ini   [RADAR_01]    将航迹状态由 “初始航迹”变为“正常航迹”状态的参数

                //默认值是1,新目标会连续确认该参数定义周期才会输出,目的是减少只出现1-2次就消失的虚假目标

                     MaxInitCount=3

    4.2 如果原始雷达航迹报告的SSR与系统内部航迹SSR不同,则需确认2个周期才真正改变SSR。如果没到2个确认周期,则不更新航迹,直接退出(该航迹后续将会被外推处理)

    4.3 对高度进行AlphaBeta滤波计算,用滤波得到的高度更新系统内部航迹的高度。

    4.4 对速度和位置进行Calman滤波计算,用滤波得到的速度和位置更新系统内部航迹的速度和位置。

 

5、 定时器循环处理(每0.1秒处理一次),用第3步无法确认关联关系的原始航迹去 生成新的系统内部航迹。生成逻辑:新生成的系统内部航迹的所有属性均从原始雷达航迹复制, 设置状态为“初始航迹”状态。(“初始航迹”状态是为了解决某些雷达目标只探测到一两次就消失了的问题,这种目标多半是雷达错误探测到的假目标)

 

*6、 定时器循环处理(每0.1秒处理一次),对于长时间( 1.5个刷新周期=雷达的外推时间是6秒)没有得到更新的系统内部航迹,进行外推Coast处理或者删除。外推处理如下:

外推的处理部分。其中:并不是一个更新周期内( 4秒)没收到新报告就外推,而是要继续等待0.5个周期( 2秒)还没收到才会外推, 目标未更新的时间不大于18秒(3个周期),航迹都不会中断

6.1 如果 航迹处于“初始航迹”状态,直接删除航迹。(“初始航迹”状态是为了解决某些雷达目标只探测到一两次就消失了的问题,这种目标多半是雷达错误探测到的假目标)

6.2 将航迹的外推次数+1,如果+1后已经 超过了最大外推次数,将航迹删除

radar.ini  [RADARPORT_01]

                            //COAST次数(0-30)   

                                 CoastNum=3

6.3根据之前的爬升下降率,计算得到当前时刻的高度

6.4根据之前的位置和速度,计算得到当前时刻的位置

6.5航迹特征置为“外推航迹”

 

MRDP处理流程

1、 每0.01秒去读取是否有新的单雷达RDP送来的航迹数据(后文称之为“ 单路航迹”)。


*:MRDP使用了原始雷达数据中的航迹号来进行相关判断,并没有使用RDP跟踪后的 航迹号进行相关。(以前是使用了的。但后来不使用了,代码中的注释里说明:就是为了解决主备切换问题,目的是为了保证主备机切换时、航迹的连续性),原始雷达的航迹号变了,MRDP可能会去相关。 mrdp先判断航迹号是不是一致、再判断其它融合条件。航迹号不一致,后面都不判断了。

—— 实验室再现:雷达模拟发生程序同一个模拟飞机快速(<8秒)删了然后再放(模拟 原始雷达航迹号改变),SDD出现短期分裂现象。

修改这部分代码,后面假目标判断打开关闭都不影响正常融合了,后续主要需要完整测试主备切换有没有影响。


2、 MRDP能处理南北方向3892公里内的航迹。这3892公里从北到南平均分为40个带,按照设置的处理周期(一般为4秒,呼和为5秒),依次处理每个带内的航迹。因此,大概每个4/40=0.1秒处理一个带(南北3892/40=97.3公里)内的航迹。

3、 对位于当前处理带内的单雷达航迹:进行 时空对准(因为同一个飞机被不同雷达扫描到的时间可能不同,rdp发来的航迹位置,在mrdp进行处理的时候,可能已经是0~4秒之后了,所以需要计算出它当前时刻的位置,用当前时刻的位置进行后续处理。)

4、 判断各单雷达航迹和系统航迹之间的关联关系:

a)        对于每一路位于当前处理带内的单雷达航迹:如果它已经跟某系统航迹建立了关联关系,则检查在本次更新时是否仍然能够 保持关联关系。检查条件是:

                     i.             如果系统航迹和单雷达航迹均为一次目标,则要求速度大小差别不超过30%,速度方向差别不超过30°,距离不超过5km;

                    ii.             如果系统航迹或单雷达航迹中任意一个是 二次目标,则要求距离不超过13km,SSR应相同,高度差不超过280米。注意: 距离条件是必要条件,SSR和高度差不是必要条件,因为:可能飞机会改变SSR,或者雷达报告SSR无效;可能雷达报告高度无效。

b)        对于每一路位于当前处理带内的单雷达航迹:如果它没有与任何系统航迹建立关联关系,则检查它能否与已有的系统航迹 建立新的关联关系。检查条件是:

                     i.             如果系统航迹已经与来自同一路单雷达的其他航迹关联,则跳过该系统航迹(也就是说:系统航迹只允许与同一路单雷达的一个航迹进行关联,否则,可能会出现系统航迹认为来自同一路单雷达的两个航迹是同一个飞机,造成 航迹吞并);

                    ii.             采用4.a)的条件i和ii进行关联判断,如果通过判断,则建立关联关系。

c)         对于每一个位于当前处理带内的系统航迹,在经历了4.a)和4.b)的处理后,如果它没有与任意一路单雷达航迹建立关联关系,则对它进行外推处理,如果超过外推次数,则删除。

d)        对于每一路位于当前处理带内的单雷达航迹,在经历了4.a)和4.c)的处理后,如果仍然没有与与任意一个系统航迹建立关联关系,则用它的属性来 建立一个新的系统航迹,并建立关联关系。

5、 根据第4步得到的关联关系,依次对每个 系统航迹的属性进行更新。更新主要是通过设置 动态权重来实现

a)        各单雷达航迹的位置和速度的初始权重的设定:如果单雷达航迹和系统航迹的位置距离在3km以内,权重初始设置为1000,否则初始设置为0.1。如果单雷达航迹处于coast外推状态,则权重再降低一半。如果单雷达航迹的SSR无效,则权重再次降低一半。这样得到的权重,用来作为 位置和速度的融合。(航迹位置、速度跳变问题)

b)        各单雷达航迹的高度的初始权重的设定:如果单雷达的高度无效,则权重为0,否则初始为90。如果单雷达航迹与系统航迹的高度差大于120米,则权重设为10。如果单雷达航迹与系统航迹的高度差大于280米,则权重设为0.1。如果单雷达航迹处于coast外推状态,则权重再除以10。

c)         SSR的融合:正常情况下各路单雷达SSR都有效且相同,主要是处理SSR无效或者SSR改变的问题。单雷达航迹SSR无效不影响系统航迹的SSR,除非所有单雷达航迹SSR均无效,则系统航迹的SSR也设为无效。如果单雷达航迹SSR不相同,则以多数报告的SSR为准。

d)        加权平均后得到的位置、速度、高度还要进行滤波处理,才得到 最终的系统航迹属性。

 

Note:

1、 “单路航迹”的 系统内部航迹 生成:原始航迹生成新的系统内部航迹,设置状态为“初始航迹”状态, 超过了“最低初始化次数” MaxInitCount=3,将航迹状态由 “初始航迹”变为“正常航迹”状态,此时 新目标才会输出,目的是减少只出现1-2次就消失的虚假目标。

2、“单路航迹”的 航迹删除: 航迹处于“初始航迹”状态,直接删除航迹;“正常航迹”将航迹的外推次数+1,如果+1后已经 超过了最大外推次数 CoastNum=3,将航迹删除

3、对比:

  • 单雷达航迹的关联条件:

    如果系统内部航迹是处于Coast外推状态,则关联门限应较大(设定水平距离门限设为10km,高度门限设为360米);如果系统内部航迹不处于Coast外推状态,则关联门限应较小(设定水平距离门限设为5km,高度门限设为280米)

  • 单雷达航迹和系统航迹之间的关联条件:

    对于二次目标,则要求距离不超过13km,SSR应相同,高度差不超过280米。注意: 距离条件是必要条件,SSR和高度差不是必要条件。

4、 如果系统航迹已经与来自同一路单雷达的其他航迹关联,则跳过该系统航迹——相当于 假目标判断关闭, 建立一个新的系统航迹,出现DUPE(也就是说:系统航迹只允许与同一路单雷达的一个航迹进行关联,否则,可能会出现系统航迹认为来自同一路单雷达的两个航迹是同一个飞机,造成 航迹吞并—— 相当于假目标判断开启

假目标判断开启:

    1)一部单雷达有两个相同的ssr的目标,都不符合融合条件(>13Km),其中1个被当做假目标过滤掉。

    2)一部单雷达有两个相同的ssr的目标,第一个满足融合目标的目标参与融合,第二个满足假目标条件的被当成假目标过滤掉。

假目标判断关闭:某一部单雷达有两个相同的ssr的目标,不会融合成一个,也不会过滤。

5、 航迹位置、速度跳变问题: 如果其中某个单雷达航迹(0.1)和系统航迹的位置距离在3km之上, 权重值为1000的1个或多个 单雷达航迹丢失,原来由于位置距离较远的权重值本为0.1的 单雷达航迹会在形成 系统航迹权重比突然大幅变大,虽然 加权平均后得到的位置、速度、高度还要进行滤波处理,才得到 最终的系统航迹属性。也会引起 系统航迹位置跳变,方向抖动等问题。办法就是调整优化所有单雷达航迹参数配置,使其相互之间 位置距离在3km之内,越近越好。

6、上述5)导致的权重突变, 如果权重变大的单雷达航迹与系统航迹的高度差大于120米(权重10)或高度差大于280米(权重0.1),正常 初始 权重为90也会造成高度权重突变, 引起 系统航迹高度跳变 问题

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