關于雷達系統目標識別與處理功能的設計與實現

韋有平

【摘要】 隨著雷達技術的廣泛應用，監視技術航管監視雷達，ADS-B，多點定位、場面監視雷達的日益完善和推廣使用，空中交通雷達管制方式對飛行器最小間隔、空域流量等提出了更高的要求，同時對監視雷達的完好性、準確性和穩定性的依賴程度大大增加。這就要求對空管二次雷達目標準確性分析設備必須具有便攜性與及時性，要求系統使用方法和界面更加友好、易用。雷達目標識別與處理設備在雷達、自動化系統的日常維護與定期檢修方面發揮更大的作用。

【關鍵詞】 雷達系統 目標識別 處理設計

一、雷達目標識別軟件系統架構

雷達目標識別與處理系統通過軟硬件的結合，利用C#編程語言、MySQL數據庫，能夠實現多任務，通過多線程及線程間的通信，實現數據的實時通信和處理，能夠實時圖形化界面顯示雷達目標，實現雷達目標數據的數據庫存儲，并保存相關數據。識別系統主要分為數據通信模塊、雷達目標點跡航跡處理模塊、顯示存儲模塊，整體軟件架構如圖1。

二、雷達識別通信模塊設計

雷達數據通信模塊主要完成同步HDLC，ASTERIX格式的雷達數據。ASTERIX為歐控組織制定的一種雷達數據交換標準，由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由HDLC-UDP協議轉換器完成，采用雙FIFO實現無縫緩沖數據接收，并將接收到的數據一方而傳輸到協議轉換板，另一方而將雷達數據封裝成UDP數據包，通過網絡傳輸傳入到雷達數據解析模塊。該轉換器為可編程門陣列（FPGA）設計的高級數據鏈路控制（HDLG）協議控制系統，實現HDLC串口與以太網之間的接口轉換，具有完善的數據轉發、協議轉換策略，實現HDLC幀與TCP/UDP/IP協議間的透明轉換，同時擴展UDP協議轉為HDLG協議。實現多播UDP…Client，UDP…Server網絡功能，給每部雷達分配惟一的組播地址和端口號，最終將輸入的雷達原始數據由HDLG傳輸協議轉換為UDP傳輸模式對外接入雷達數據解析軟件系統。通信模塊軟件部分利用.Net平臺提供的Sockets和Threading類，接收端多線程、套接字完成雷達數據接收。

三、雷達點跡、航跡處理系統

在解析雷達數據之前，在主程序中設置每一部雷達參數，諸如：IP組播地址、端口號、雷達型號、雷達數據格式、旋轉周期、發射功率、雷達編號，以便系統地接收線程獲取雷達UDP數據包。對接收到的雷達線程分別建立點跡合并類PlotDecode.cs、點跡航跡相關類TrackDecode.cs類，其中包括正則表達式、時間對準、坐標變換，使用Radarflag參數來區別雷達類型。解析完的雷達數據有CAT34服務信息、CAT48目標信息。以INDRA雷達為例，CAT34的服務信息主要為：正北信息和扇區信息、CAT48的目標信息為：方位、距離、高度、速度；S模式數據，包括飛機地址碼、航班號、comm-A、comm-B、…comm-C和comm-D。由于各個雷達現場參數配置不同，在數據解析系統中對目標點跡歸一化處理，形成統一格式標準，再采用卡爾曼濾波算法對目標位置進行平滑、預測，最終形成系統本地航跡，最后，將系統本地航跡根據自定義的格式存儲到MySQL數據庫中。

四、顯示回放系統

顯示回放系統采用API接口，多圖層方式進行繪制。圖層分別為地圖圖層、距離環圖層、扇區圖層、目標實時顯示圖層和目標信息圖層。嵌套了.NET框架中內置的雙緩沖技術，利用顯卡前端緩沖區和內存后端緩沖區可以減少或消除重繪顯示圖而時產生的閃爍。在主程序收到解碼程序輸出的雷達數據后，存儲到定義好的一個容器中，該容器與顯示界而一一對應，這樣采用雙緩沖技術，調用該容器中的數據，然后在圖層中繪制距離環、雷達位置、背景地圖、動態目標、扇區掃描等信息。系統回放功能利用MySQL數據庫完成雷達數據回放，回放時間段可由用戶自定義，支持7X24小時數據。

五、結語

綜上所述，本文利用硬件數據通信和.NET的開發平臺的Sockets，…GDI+、雙緩沖、多線程等技術，設計實現了雷達目標識別與處理系統，解決了近些年在空管技術單位缺乏S模式雷達數據分析設備的問題。系統對雷達頭處理器輸出的原始數據進行解析識別，通過點跡關聯、濾波跟蹤、航跡管理等綜合處理輸出目標顯示，同時實現了數據庫存儲模塊和雷達目標實時回放模塊。該系統已經正式在線運行到INDRAIRS…20MP/L…Mode-s型雷達，運行比較穩定。

參 考 文 獻

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[2]陳珂，蔣洪暉，劉曦霞等.雷達目標識別系統的分層結構設想[J].…科技致富向導.…2010（36）

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