一种基于四面两维相控阵的雷达数据处理系统

摘要

本发明公开了一种基于四面两维相控阵的雷达数据处理系统。该系统包括数据通信模块和数据处理模块。数据通信模块作为数据处理系统的桥梁，主要负责数据处理系统与雷达硬件和信号处理系统、显控系统的数据通信。数据处理模块负责对做完信号处理后的点迹数据进行点航迹处理，包括点迹预处理、航迹起始、航迹相关、航迹终止，数据处理模块不仅可以实现单个阵面的点航迹处理，也能同时完成四个阵面的点航迹处理。数据处理模块对相邻阵面的交界区域的点迹数据进行了一定的融合和相关处理，对相邻阵面交界区域目标点迹的融合处理，保证了相邻阵面的交界处航迹的唯一性，对跨阵面目标点航迹的相关处理，确保了跨阵面目标航迹的连续性。

说明书

技术领域

本发明属于雷达数据处理技术领域，特别是针对由四个两维相控阵面(每个阵面的探测范围为90度)组成的四面阵雷达的数据处理的应用。

背景技术

雷达天线接收的射频回波在射频前端经混频、低通滤波等处理后得到中频信号；中频信号经数字下变频、正交解调、脉冲压缩、MTI、多普勒累积、CFAR等信号处理流程后，得到疑似目标的量测数据。量测数据包含多维信息，包括位置信息(距离、方位角、俯仰角)、速度信息、各通道能量强度等。雷达信号处理系统产生的量测数据传输给雷达数据处理系统进行后续处理。雷达数据处理系统获取了量测数据后，主要进行量测数据预处理(杂波过滤及点迹凝聚等)、目标航迹起始、数据互联、航迹预测与滤波、航迹终止等一系列操作，以实现对目标的稳定连续跟踪和对目标状态的精确估计。

雷达理论发展日新月异，新型雷达不断出现，相关硬件、算法和计算机性能等有了巨大的进步，信号处理能力又在不断提升，这就对与之相配套的雷达数据处理平台有了更高的要求，需要具备数据的高速处理能力，这加速了雷达数据处理技术的发展。不仅如此，多个雷达的组合更需要选择一种相对应的数据处理方式。四面两维相控阵雷达体制是近几年来发展较新颖的雷达体制，其对应的数据处理方式是在传统的单雷达数据处理基础上进行了一定的改进，并成功运用到了实际工程中，具有较强的实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于四面两维相控阵的雷达数据处理系统，这种数据处理系统能够对四个两维相控阵面的雷达数据进行处理，不仅能够实现单个雷达阵面的数据处理，同时能够解决两个相邻阵面的点航迹融合和航迹相关。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于四面两维相控阵的雷达数据处理系统，主要由两部分组成：

数据通信模块。该模块主要将数据处理模块、服务器和雷达硬件模块和显控模块连接起来，承担着系统的桥梁作用。数据通信模块通过网口转发显控模块的控制命令给服务器模块，数据处理模块同时将从服务器中信号处理过的点迹数据进行点航迹处理并将形成的航迹数据通过UDP协议传输至显控模块。

数据处理模块。数据处理模块是整个数据处理的核心。将从服务器端经过信号处理后的数据报文进行数据解析、杂波过滤、航迹融合、航迹预相关、航迹更新和航迹起始，其中航迹融合和航迹预相关需要将相邻阵面交界处的点迹与航迹融合，包括目标跨越阵面时的航迹相关，保证航迹的唯一性和连续性，具有较高的适用性。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1)同时对四个阵面的数据进行处理，将四个阵面数据处理方式融合成一部雷达数据处理方式，而没有选择四个阵面单独进行数据处理，大大提高了效率，当某个阵面出现故障时，不影响其他阵面的数据处理。

2)两个相邻阵面之间的点迹和航迹处理方式避免了同一目标可能在相邻阵面交界处出现两个航迹的可能，同时保证了目标在跨越阵面时航迹的连续性。具有较高的适用性和实用性。

附图说明

图1是雷达数据处理系统总体结构。

图2是数据通信模块。

图3是数据处理模块框架。

图4单个阵面的数据处理流程。

图5四个阵面的数据处理流程。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明确，下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的原理和方案。

一种基于四面两维相控阵的雷达数据处理系统，如图1所示，包括与服务器和指控的连接的数据通信模块、对雷达数据进行点航迹处理的数据处理模块。

所述数据通信模块，包括与数据处理系统与服务器端(完成信号处理和雷达的通信)以及与显控端之间的网口通信。如图2所示，上层的显控端向雷达发送控制命令，首先控制命令报文经UDP传送方式至数据处理端，数据处理端通过MAC层网络协议将控制命令报文送至服务器，服务器通过光纤将命令报文送至雷达；雷达在接收到控制命令后，如果收到发射命令会发射脉冲信号，并将回波信号经光纤送至服务器端做信号的处理，将做完信号处理的数据报文再送至数据处理端，数据处理端将点迹数据处理成航迹数据通过UDP传输至显控端。

所述数据处理模块，包括数据解析和杂波过滤、点迹融合(单个阵面和四个面阵的点迹融合)、航迹相关(单面阵和四个面阵的航迹相关)、航迹更新和航迹起始如图3框架所示。

数据解析和杂波过滤：数据处理模块将来自服务器端的做完信号处理的数据报文进行解析，获取报文中的目标的信息包括，目标的距离，方位，俯仰，速度和能量等信息。依据目标的特征信息对一些杂波进行过滤，将过滤后的目标点迹数据依据阵面号和波位号放入对应的扇区结构的点迹队列中，并记录当前扇区为系统的输入扇区。四面阵的每个单独阵面的输入扇区呈现流水走势，一阵面为从15扇区到0扇区依次减小，如图4所示，二、三和四阵面的扇区范围依次为31-16、47-32和63-48，整个四面阵系统的输入扇区为15-31-47-63-14-30-46-62……0-16-32-48-15-31-47-63，四个阵面输入扇区依次交错，单个阵面的输入扇区呈流水式减小。

点迹融合：对融合扇区进行点迹凝聚。如图4所示，融合扇区始终比单个阵面的输入扇区的值大1，当输入扇区为边界最大扇区时候(如一阵面的15扇区，则融合扇区为一阵面的0扇区)融合扇区循环加1，首先对融合扇区内部的点迹队列中的目标点迹进行凝聚，其次判断融合扇区是否为该阵面的边界扇区(每个阵面的最左则或者最右侧扇区)，如果融合扇区是非边界扇区，则融合扇区将该扇区的点迹与该融合扇区左侧的两个扇区内的点迹凝聚，如图4所示，一阵面的当前融合扇区2需要和3、4扇区内的点迹进行凝聚，如果融合扇区是边界扇区，如一阵面的15扇区，则需要和二阵面的16扇区17扇区的点迹凝聚如图5所示。

航迹相关：对相关扇区的航迹队列中的航迹与本轮探测的目标点迹进行预相关，相关扇区始终比单个阵面的输入扇区的值大5，如图4所示。首先判断相关扇区是否为边界扇区，如果相关扇区为非边界扇区，如图4所示，当前的相关扇区为一阵面的6扇区，则该扇区的航迹不仅要和本扇区的点迹进行相关，还要和左右各相邻的两个扇区内的点迹进行预相关。如果相关扇区是边界扇区如图5所示，如果相关扇区是一阵面的15扇区，则相关扇区需要和相邻阵面的相邻扇区进行预相关，则15扇区的航迹还需要和13、14、15、16和17扇区的点迹相关。同理，二阵面的16扇区的航迹需要和18、17、16、15和14扇区内的点迹相关。

航迹更新：航迹更新扇区比单个阵面的输入扇区始终大9，如图3所示，航迹更新扇区主要对航迹进行更新和删除，如果该扇区的航迹在与实测的点迹相关上了，则用实测的点迹信息更新当前航迹，如果未相关上则计为丢失一次，如果连续丢失3次以上，则认为航迹丢失，并将该航迹从本扇区删除。如果航迹目标连续跟踪3次以上，则将该航迹通过UDP网络协议上送至指控端。

航迹起始：航迹起始扇区是比单个阵面的输入扇区的值大11，如图4所示，航迹起始将该扇区中本轮未与航迹相关上的实测点迹起始为一条新的航迹。