航跡預測技術在制導雷達數據處理中的應用

張洪水

摘要：本文提出了一種采用航跡預測技術來進行制導雷達數據處理的實現方法，能夠實現對目標實時性位置的精準獲取。經試驗測試證實這一方法能夠有效解決制導雷達數據處理延遲性較大的缺陷問題，提升輸出航跡數據更新頻率，有效追蹤目標的實時性坐標位置。

關鍵詞：制導雷達；航跡預測；數據處理

中圖分類號：TN957 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0108-02

在未來戰爭環境中電磁環境將會變得越來越復雜，雷達在獲取目標坐標位置時會遭受到多個方面的影響干擾，產生出大量的無效波頻，而要實現對目標位置的實時性檢測則將會面臨著更大的難度挑戰。而雷達數據處理系統作為一項實施性系統，必須在盡可能短的時間內得出相應的數據計算結果，這也就對雷達數據處理能力提出了更高的要求。而通過應用航跡預測技術則能夠促使雷達數據處理實時性低問題得以迎刃而解，及時獲取追蹤目標的實時位置，有著巨大的實際應用價值。據此，下文將重點針對航跡預測技術在制導雷達數據處理中的應用情況展開具體分析。

1 概述

制導雷達系統的構成功能主要就包括了對于數據信息的探測、控制、傳輸，以及各項通信設備專項支持功能。其所要完成的目標任務即為：保證能夠對侵犯目標的坐標點做出及時、準確的測量，并在測出坐標后的同一時間點對目標實施攔截處理的過程階段，確保將目標完全摧毀。當前我國的現役的制導雷達現已由僅能夠獲取少數目標，逐步通過技術迭代更新發展為了能夠同時對多項目標采取實時精準化的打擊。當前所廣泛采用的固有源相控雷達具有大功率孔徑條件，其饋線損耗低等優勢價值，能夠十分方便的實現對波束狀態的精準化調整，現已成為了一種新型化的制導雷達發展趨勢。

然而這一種雷達控制系統也存在著成本造價高昂、制造難度大等問題，目前我國在這一方面的技術研究還有很大的提升空間，在短時間內無法實現對現役部隊的批量化裝備。而且，相關部隊所應用到的武器裝備當中有著大規模的常規性防控警戒雷達，此類雷達系統同時也具備有良好的測量精確性，然而其也存在著數據率較低，數據處理延遲性較大等問題，難以被用作制導雷達連接到防空導彈系統當中[1]。因而研制出一種性的數據處理軟件來使得一般性的警戒雷達能夠克服數據率低、數據處理延遲性大的問題，以便能夠在防空導彈系統當中發揮出更大的作用價值，這將有著重大的現實意義。對于以上問題，本文就提出了一種融合了濾波與實時性預測的處理方式，基于對預測及航及濾波的高效化運用，能夠在確保對精度性標準要求的良好保障前提下，全面提升雷達監測的精準性與實時性，應用價值十分巨大。

2 數據處理方法

2.1 融合濾波與實時處理方法

為實現對目標的精準打擊，必須確保制導雷達要有著高精度的實時性與穩定性特點，可實現對監測目標坐標點的精準化定位，而要達到這一標準要求就必須要保證雷達監測數據≥10Hz，輸出延遲需超出數據率的1/3以上。但考慮到常規制導雷達往往延遲性較高，上傳濾波點跡無法達到實時性要求，而且雷達數據率通常不足10Hz，不符合于制導雷達的搞數據需求。因數據處理軟件所采用到的濾波算法在得到目標點的坐標值時，同時還能夠測出其飛行速度及加速度，通過對于所測得的各項目標數據信息予以綜合性分析后，可通過多項式來當前的目標位置做出準確預測，并且為達到制導需求的搞數據率，通常間隔1/K0秒便會觸發一次相應的濾波預測流程[2]。

鑒于在數據處理系統當中所采取的濾波處理方式在得到目標點的坐標值時，同時還能夠測出其飛行速度及加速度，通過對于所測得的各項目標數據信息予以綜合性分析后，對相關數據信息的綜合性應用并借助于多項式來估測出Ts值，也就是當前時刻目標所處位置，并將這一預測坐標作為目標坐標對外發送，而且，還可有效滿足于實際制導所需求的高數據率，假定為K0Hz，其每經過1/K0之后，便可出發一次以上的濾波預測過程，采取了一種同時整合了濾波及預測技術的實時性處理技術。這一項處理技術所輸出的軌跡能夠完全符合于制導工作所需求的高數據率和實時性測算需求，其算法過程具體可概括為：接受延遲雷達量測點跡→抵達出發周期→雷達量測轉換→濾波處理→測量T時刻以后的航跡→直角坐標到極坐標反變換→上報實時雷達跟蹤點跡。其中所對應的濾波及預測算法可概括為：

（1）所輸入的量測點跡將會被轉換至直角坐標系內；（2）采用適當的濾波算法針對測量點跡的坐標位置與速度實施濾波處理；（3）獲取濾波點跡隊列，找出接近點，求出點跡時間和實際時間差值，依據所得出的時間差及濾波位置與速度，推測出實時目標坐標；（4）依據所測算出的航跡，轉換至雷達中心站坐標系，報告實時追蹤到的目標點跡。

2.2 濾波處理算法

在開展航跡追蹤之時，任意一項時刻目標均可做出相應的機動行為，致使目標運動模式變得難以預測。此種現象將會使得在工程測算中必須采用濾波與機動檢測相結合的方式，才能夠獲取到較高的追蹤精準性。

目前在解決對高速機動目標的實時性追蹤問題時，多采用交互式多模型算法來進行處理。應用這一算法能夠針對目前時刻的目標狀態展開評估測算，同時還需認識到任何一項模型都可能成為一項高效化的系統應用模型，相關的濾波器初始預設數值都是在參考前一時刻所對應條件模型的濾波結果后，經過分析處理所獲取到的。在此過程之內的相關循環內容主要由輸出交互、濾波、模型概率迭代更新、輸出等部分所構成。其應確保最大程度的體現出目標的真實運動現狀。在針對飛行目標運動狀態建構模型之時，通常會用到CV模型。基于常速度模型系統內，目標運動的平面數據模型可被表述為：目標基于穩定不便的速度值持續運行，其狀態矢量同時也包含位置x、y以及速度等分量[3]。

2.3 二維修正無偏量測轉換

從雷達角度而言，目標兩側一般在空間極坐標系內來實現，之后的量測內容處理則是基于直角坐標系來進行處理。舉例說明：假設目標由（203km，44°）位置進入測定范圍，由224°航行角度直飛89km，而后加速至9G后左轉180°，最終以224°航向角度靠近雷達站。經分析表明，處于直線飛行段在實時處理后所獲得到的航跡和真實情況較為接近，從整體上而言，實時處理算法的精確性在機動出現后不如濾波精度，延遲濾波算法的誤差距離為44.06m，誤差角度為0.04°；實時處理算法的誤差距離為123.56m，誤差角度為0.12°。

3 結語

總之，要確保常規的警戒雷達系統能夠具備制導跟蹤能力，在本次研究中就提出了通過數據處理軟件來實現與武器系統鉸鏈，從而促使警戒雷達能夠具備制導雷達的功能作用精準打擊目標單位。本文所提出的這一種數據處理軟件具備有較高的精度性與穩定性，其可通過融合濾波與實時性數據預測處理的方法來實現，能夠確保在達到要求精度的同時，還可確保對航跡的高精度預測，應用潛力巨大。

參考文獻

[1]張軍峰，蔣海行，武曉光，等.基于BADA及航空器意圖的四維航跡預測[J].西南交通大學學報，2014，（3）：553-558.

[2]陳江波，朱蕓蕓，李艷，等.多傳感器數據融合與航跡預測[J].測繪科學，2013，（4）：12-14+21.

[3]武曉光，張軍峰，蔣海行，等.GRIB數據及其在航跡預測中的應用[J].航空計算技術，2013，（6）：59-62.endprint