一种基于扇块结构的航迹与一次点迹预关联方法与流程

1.本发明属于雷达数据处理领域，具体涉及一种基于扇块结构的航迹与一次点迹预关联方法。


背景技术：

2.航迹是不同圈次中满足预定判定准则的属于同一个目标的一次点迹的集合；航迹与一次点迹关联的作用是判断一次点迹与航迹是否满足预定的判定准则。点迹航迹的关联分连续的两个步骤实现，首先将每个要更新的航迹与所有可能关联上的一次点迹进行预关联，生成一个配对表，表中包括全部可能的航迹-点迹配对；然后根据一定的准则，如最近邻域准则等，选出单个航迹和单个点迹的唯一的配对。
3.传统的基于方位扇区的航迹与一次点迹预关联，需要将航迹与其所在方位扇区及相邻扇区中的所有一次点迹进行匹配，但是，一次点迹一般随机分布在不同的距离上，而与航迹满足预关联条件的一次点迹的距离范围一般不大，距离范围的长度与雷达量程的比例一般小于5％，因此如果对所有一次点迹进行遍历，很多明显距离误差很大的一次点迹也会进行匹配，这样可能会带来很多的无效运算，降低系统的运算性能。


技术实现要素：

4.针对传统基于方位扇区的航迹与一次点迹预关联方案存在较多无效运算，系统运算性能较低的问题，本发明提供了一种基于扇块结构的航迹与一次点迹预关联方法，适用于边扫描边跟踪(trackwhile scan,tws)的工作模式。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于扇块结构的航迹与一次点迹预关联方法，在方位上，将空域均匀划分为扇区，扇区之间两两不相交，每个方位扇区覆盖一定的方位角度。同时，每个方位扇区内在距离上均匀划分为距离块，距离块之间两两不相交，每个距离块覆盖一定的距离。从空间来看，相当于将空域按照方位和距离划分为一个一个的扇块。方位扇区通过队列的数据结构实现，每个方位扇区中存放着距离块队列和航迹队列，每个距离块队列中存放着一次点迹队列。
7.在接收到来自信号处理子系统的数据报文后，解析提取得到方位角等系统状态和一次点迹，一次点迹根据其方位角和距离置于相应方位扇区的距离块中。
8.一次点迹所在的方位扇区编号n的计算方法为：
[0009][0010]
式中，φ为从一次点迹所在数据报文中提取得到的方位角，单位为度；为方位扇区的宽度，单位为度；n为方位扇区的数量，
[0011]
一次点迹所在的距离块编号m的计算方法为：
[0012][0013]
式中，r为一次点迹的距离，单位为米；r为距离块的长度，单位为米；floor(
·
)为向下取整函数。
[0014]
在航迹与一次点迹进行预关联时，首先计算出有可能与航迹关联的一次点迹所在的距离块范围，然后遍历距离块内所有的一次点迹，将航迹与每个一次点迹进行波门匹配，并将满足预关联条件的一次点迹加入本航迹的可关联的一次点迹队列；待预关联结束后进入航迹更新流程时，再从可关联的一次点迹队列中，按照最近邻域准则或其他准则选取最合适的一次点迹用于更新航迹。
[0015]
对于每一条航迹，有可能与其关联的一次点迹所在距离块范围的计算步骤为：(1)根据航迹与一次点迹之间的时间差将航迹进行外推，得到外推后的距离r
p
，同时根据预设的距离保护窗的长度δr
p
，得到可能跟与外推后的航迹点满足预关联条件的距离范围为从(r
p-δr
p
)到(r
p
δr
p
)。
[0016]
(2)考虑到目标可能存在机动，或者雷达可能上一轮没有探测到目标导致航迹处于外推状态等情况，因此根据本航迹中最后一个基于真实探测到的一次点迹更新的航迹点迹的距离rm，以及根据预设的距离保护窗的长度δrm，得到可能满足预关联条件的一次点迹所在的距离范围为从(r
m-δrm)到(rm δrm)。
[0017]
(3)综合上述两种情况，可能满足预关联条件的一次点迹所在的距离范围的最小值r
min
为：
[0018]rmin
＝min(r
p-δr
p
,r
m-δrm)
[0019]
最大值r
max
为：
[0020]rmax
＝max(r
p
δr
p
,rm δrm)
[0021]
式中，min(
·
)为取最小值的函数；max(
·
)为取最大值的函数。
[0022]
(4)根据距离范围，可以得到满足预关联条件的一次点迹所在的距离块编号的范围，距离块编号的最小值m
min
为：
[0023][0024]
距离块编号的最大值m
max
为：
[0025][0026]
式中，r为距离块的长度，单位为米。
[0027]
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0028]
本发明一种基于扇块结构的航迹与一次点迹预关联方法中的扇块结构，可以有效避免航迹与距离相差较大的一次点迹之间进行的无效匹配；与传统方案相比，本发明大大减少了运算量，提升了系统的运算性能。
附图说明
[0029]
图1为扇块结构示意图；
[0030]
图2为扇块结构按照方位扇区编号和距离块编号重排的矩阵结构示意图；
[0031]
图3为扇块的数据结构示意图；
[0032]
图4为一种基于扇块结构的航迹与一次点迹预关联方法的流程图。
具体实施方式
[0033]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0034]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0035]
如图1-4所示，本发明提供了一种基于扇块结构的航迹与一次点迹预关联方法，适用于边扫描边跟踪(tws)的工作模式。
[0036]
其中，如图1所示，在方位上，将空域均匀划分为扇区，扇区之间两两不相交，每个方位扇区覆盖一定的方位角度，波束宽度为方位扇区数量共计n个，编号为0～n-1，同时，每个方位扇区内在距离上均匀划分为距离块，距离块之间两两不相交，每个距离块覆盖一定的距离，距离块数量共计m个，编号为0～m-1。从空间来看，相当于将空域按照方位和距离划分为一个一个的扇块。其中，图2为扇块结构按照方位扇区编号和距离块编号重排的矩阵结构示意图；图3为扇块的数据结构示意图；队列的数据结构实现，每个方位扇区中存放着航迹队列和距离块队列，每个距离块队列中存放着一次点迹队列。
[0037]
在接收到来自信号处理子系统的数据报文后，解析提取得到方位角等系统状态和一次点迹；一次点迹根据其方位角和距离置于相应方位扇区的距离块中。
[0038]
一次点迹所在的方位扇区编号n的计算方法为：
[0039][0040]
式中，φ为从一次点迹所在数据报文中提取得到的方位角，单位为度；为方位扇区的宽度，单位为度；n为方位扇区的数量，
[0041]
一次点迹所在的距离块编号m的计算方法为：
[0042][0043]
式中，r为一次点迹的距离，单位为米；r为距离块的长度，单位为米；floor(
·
)为向下取整函数。
[0044]
如图4所示，在航迹与一次点迹进行预关联时，首先计算出有可能与航迹关联的一次点迹所在的距离块范围，然后遍历距离块内所有的一次点迹，将航迹与每个一次点迹进行波门匹配，并将满足预关联条件的一次点迹加入本航迹的可关联的一次点迹队列。待预关联结束后进入航迹更新流程时，再从可关联的一次点迹队列中，按照最近邻域准则或其他准则选取最合适的一次点迹用于更新航迹。
[0045]
对于每一条航迹，有可能与其关联的一次点迹所在距离块范围的计算步骤为：
[0046]
(1)根据航迹与一次点迹之间的时间差将航迹进行外推，得到外推后的距离r
p
，同时根据预设的距离保护窗的长度δr
p
，得到可能跟与外推后的航迹点满足预关联条件的距离范围为从(r
p-δr
p
)到(r
p
δr
p
)。
[0047]
(2)考虑到目标可能存在机动，或者雷达可能上一轮没有探测到目标导致航迹处于外推状态等情况，因此根据本航迹中最后一个基于真实探测到的一次点迹更新的航迹点迹的距离rm，以及根据预设的距离保护窗的长度δrm，得到可能满足预关联条件的一次点迹所在的距离范围为从(r
m-δrm)到(rm δrm)。
[0048]
(3)综合上述两种情况，可能满足预关联条件的一次点迹所在的距离范围的最小值r
min
为：
[0049]rmin
＝min(r
p-δr
p
,r
m-δrm)
[0050]
最大值rmax为：
[0051]rmax
＝max(r
p
δr
p
,rm δrm)
[0052]
式中，min(
·
)为取最小值的函数；max(
·
)为取最大值的函数。
[0053]
(4)根据距离范围，可以得到满足预关联条件的一次点迹所在的距离块编号的范围，距离块编号的最小值m
min
为：
[0054][0055]
距离块编号的最大值m
max
为：
[0056][0057]
式中，r为距离块的长度，单位为米。
[0058]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。