雷達組網數據融合中幾個問題的研究

摘 要：近年來，雷達組網技術得到了迅猛的發展，雷達組網在防空預警、海岸警戒等領域中的作用變得越來越重要。文章針對雷達組網的實際情況，通過對影響雷達網數據融合處理的幾個問題進行分析，給出解決這些問題的方法。

關鍵詞：雷達組網；空間配準；誤差校準；數據融合

引言

近些年來，我國國土防衛系統受到了越來越嚴重的武器威脅，這對于傳統的雷達系統來說也產生了更多的條件，其必須要不斷提升抗干擾能力和信息處理能力，才能有效的應對當前的嚴峻形勢。組網雷達主要是通過將雷達分布在不同的位置，然后再借助這些數據形成一個數據鏈，由同一的數據中心進行綜合控制盒調配，以此促進雷達信息系統作用的充分發揮，進而促進雷達本身在反隱身和抗干擾能力方面的大幅度提升。文章主要探討了數據融合中幾個通常要考慮和解決的關鍵問題：（1）數據融合；（2）空間配準及濾波坐標系選擇；（3）誤差校準。

1 數據融合

數據融合技術將傳統學科和新興技術進行有效的集成，利用信息技術將不同位置的雷達所探測到的信息進行綜合處理，這種通過融合過程獲得的測量數據相比單一的雷達測量數據具有更高的準確性，這也充分體現出了數據融合的有事。當前數據融合的方法一般分為分布式融合、集中式融合和混合式融合幾種。其中，分布式數據融合指的是將一定量的單個數據雷達數據處理器按照一定的標準進行連接，進而實現一個完整的運行軌跡，這種系統結構相對較為簡單，而且操作也很容易，只需要對有效的資源進行科學的計算便能實現。集中式數據融合主要是將多個復雜的系統結構進行集中處理，對于計算機技術有著較高的要求，同時其本身具有較強的完整性，對于數據處理技術也有著較高的跟蹤精度?；旌鲜綌祿诤蟿t是對以上兩種數據的一種綜合。

在雷達數據融合中使用的算法，通常有目標位置估算法和相關處理方法兩種。目標位置估算法主要是根據不同的參數對數據結果進行估計，以此來獲得相對準確的數據。相關處理方法則是根據雷達數據所體現出來的軌跡進行衡量，其中主要的處理方法有適用于稀疏目標環境的最近鄰域NN法；適用于低密度目標的多假設跟蹤MHT法；適用于多目標交叉情況的多因子綜合相關法；適用于高密度目標的聯合概率數據關聯JPDA法；適用于極稠密目標的編隊跟蹤FT法。

2 空間配準及濾波坐標系選擇

通常情況下，在同一個雷達組網系統中會包含多個不同的雷達，而每個雷達所對應的數據參照點和系統坐標都有著一定的差異，而對多個雷達系統進行組網之前，通常需要將所有的雷達都利用統一的標準進行轉換，并且保證它們處在同一個區域中，然后在該區域內進行相關的數據測量和計算工作。如果需要對系統坐標進行變化，就需要對其覆蓋區域進行相應的轉變，否則會造成數據目標的分裂，而無法保證測量數據結果的準確性。對此，我們在進行數據融合的過程中，要面對變換數據龐大的運算量，必須要引入相關的計算方法來提高數據計算結果的準確性。所以可以利用經緯度坐標來實現，根據每個分布在不同位置的雷達站所獲得的航跡參數而獲得坐標數據，便可以分別對經、緯度進行α-β濾波。

2.1 設地面上有一點，在兩種坐標系中的坐標為（ X，Y，Z） 和（ B，L，H），則兩坐標之間的變換關系

（1）

2.2 由（ X，Y，Z）轉化為大地地理坐標（ B，L，H）

（2）

以上兩式中

， （a、b為地球橢圓長短半軸）

2.3 目標位置坐標轉換

目標雷達站直角坐標

（3）

測站點T0的地心坐標（B0，L0，H0）

（4）

目標的地心坐標

（5）

目標對另一站的站心坐標（B1，L1，H1）

（6）

式中： 下腳標p、T0分別表示目標和觀測站心。

3 誤差校準

在進行雷達組網的過程中，如果有兩部或者以上的雷達在同一個區域內發生重疊，則會形成相同的觀測坐標，而由于系統誤差的客觀性，很容易導致不同的雷達組網結果之間存在著一定的差異，有時也會導致不同的雷達之間出現交接跟蹤的現象，這樣便會使數據目標發生不一致。為了保證目標的一致性，必須要通過有效的策略減少雷達錯誤的出現，以此來促進情報的準確性，而對于不同區域內的雷達數據進行有效的調整和修正，則是促進其數據準確性提高的有效途徑。用（r，？準，ε）來表示雷達觀測目標的距離、方位和仰角，雷達對目標的測量誤差可表示為一個常量，這樣雷達對目標的距離、方位和仰角測量誤差可分別表示為

（7）

式中：Δr、Δ？準和Δε占分別是斜距測量，方位和仰角測量的系統誤差，而Vr（t）、V？準（t）和Vε（t）是相互獨立的高斯白噪聲。

在具有測量誤差情況下的目標真實位置的坐標（r′，？準′ε′）可以用式（2）表示

（8）

通常情況下，對于系統誤差的修正，可以采用設備校準或者是數據校準兩種方法。設備校準主要是對現有的雷達設備進行改進，利用更精密的儀器來提高測量數據的準確性，但是這種方法具有一定的局限性。相比之下，數據校準則具有更加廣泛的應用空間，其可以通過實際操作來實現，對雷達數據進行測量和修正，從而保證同一坐標內的觀測結果保持一致。

4 結束語

多雷達組網的數據處理技術是一門新興的學習，其中包括了如數據和信號處理、人工智能等多項科學技術，在促進我國科技發展方面發揮了重要的作用。而本文筆者就通過對前人研究成果的總結和分析，主要探討了多雷達組網數據融合技術，并且對減小誤差等多方面因素進行了闡述，以期能夠有效的促進組網綜合的效率。

參考文獻

[1]郭冠斌，阮信暢.信息融合與雷達組網[C].信息融合研討會論文集，1995.

[2]郭冠斌，萬華.雷達群組網探測系統[J].電子科學技術評論，1995.

[3]吳小飛.對雷達組網數據融合中幾個關鍵問題的研究[J].現代雷達，2004，26（3）.

[4]方青.雷達組網數據融合處理中的點跡融合技術[J].現代電子，2002（4）.

[5]陳列.雷達情報數據融合系統的誤差校正和航跡關聯技術研究[D].南京：南京理工大學，2007.