一種群目標的可視化分辨方法

周　游　李浩正　陳穎哲

(西安電子工程研究所　西安　710100)

0　引言

群目標作為一種彼此間距很小、運動方向和速度基本一致的多目標集合[1]，其密集編隊飛行方式，在現代戰爭中已經成為突破敵方防空監視系統的重要手段之一[2]。目前，雷達對群目標的高分辨處理，大多是基于寬帶體制下的，主要集中在一維高分辨距離像和二維SAR、ISAR成像兩類[3-4]。

但是我國現役警戒雷達多為窄帶體制，自身分辨率較低，無法提供足夠的信息以實現對群目標的準確判決[5]。將現役雷達更新為寬帶體制顯然不夠現實，因此需要一種方法能夠在窄帶體制的基礎上對群目標進行輔助分辨。

本文介紹的群目標可視化分辨方法以實際觀測數據為基礎，從信號處理機、數據處理機、雷達終端三部分出發，分別增加輔助處理通道，最終采用兩種方法顯示群目標，工程實現較為簡單，能夠滿足需求。

1　系統處理流程

本系統為方位機械掃描、俯仰DBF體制，處理流程如圖1所示，雷達終端定時給信號處理機發送下個波列的工作參數，信號處理機收到工作參數后，協調6塊AD采樣板、4塊DBF板、定時接口板按指定參數工作，并將最后檢測到的目標發送給雷達終端和數據處理機做后續處理和顯示；數據處理機收到點跡信息后，根據現有航跡進行匹配，并將每批航跡的最新位置和下一圈預測位置信息上報給雷達終端；當雷達操作手在終端PPI頁面中發現可疑群目標的時候，選擇其中任意一批目標的批號，將該批目標下一圈的預測值發送給信號處理機，當下一圈天線掃過該預測位置的時候信號處理機上報該位置附近距離單元以及多普勒維的檢測信息，從中可以看出群目標中有幾個單體目標，及每個目標的距離、多普勒頻率、回波幅度信息。

圖1　系統數據流圖

2　分系統處理流程

2.1　信號處理流程

信號處理的流程如圖2所示，天線接收信號經過AD采樣轉為中帶數字信號，后續經過DDC、DBF、

脈沖壓縮、MTD、雜波圖、CFAR門限檢測實現目標信息提取。收到雷達終端下發的高分辨指令以及指定的距離、方位信息后，信號處理機提取出該距離附近25個單元，多普勒頻率12個單元的幅度信息，并在下一圈天線掃描過該位置的時候，將數據發送給雷達終端做RF、AR顯示。

圖2　信號處理流程圖

2.2　數據處理流程

數據處理的流程如圖3所示，由于信號處理單元檢測到的目標是相對天線坐標系的，因此需要首先依據天線機械傾角進行變換，將目標變換到穩定的大地水平坐標系下；經過點跡凝聚、雜波剔除后剩余的點跡如果和已有航跡能夠關聯，則刷新該航跡的最新位置，同時濾波預測下一圈的位置，并將該批航跡最新位置和預測值輸出給雷達終端，輔助實現可視化分辨。

2.3　終端顯示流程

終端顯示的流程如圖4所示，為了保證顯示流程，不影響網絡接收及其他用戶操作，采用DirectDraw方式繪圖[6]，現對DirectDraw及其繪圖主要流程進行介紹。

Windows環境下的顯示操作大都采用GDI(圖形設備接口)方式，這種方式對圖像數據的處理不能直接通過硬件，而是基本完全利用CPU在軟件環境下操作，因此大大降低了圖像數據顯示的速率。為了解決這一問題，Microsoft推出另外一種顯示硬件操作接口的多媒體開發庫——DirectX，它能夠與大多數顯卡兼容，并且可以在Windows上直接控制各種硬件(如聲卡，輸出入裝置等)，具有更快速，最短延遲，更底層等特點，而DirectDraw就是其中之一，它主要由主表面和離屏表面組成。

圖3　數據處理流程圖

圖4　終端顯示流程圖

主表面(Primary Surface)是最終呈現給用戶的表面，所有的DirectDraw程序都有且只有一個主表面。主表面由可見主頁面和后臺緩沖區組成，它們之間可以進行翻轉，在翻轉的過程中，可見主頁面和后臺緩沖區對調，翻轉之后后臺緩沖區變為可見，以前的可見頁面則成為后臺緩沖區，通過這種方式可以實現平滑、不閃爍的圖像快速切換。

離屏表面(Offscreen Surface)是用戶自定義的一個可變大小的存儲緩沖區，它是一個相對獨立的表面，始終是不可見的，在一個DirectDraw程序中，可以有多個離屏表面。離屏表面有助于表面之間的相互切換，從而實現平滑過渡。它通常被用來存儲位圖，用于將位圖圖像粘貼到主表面或后臺緩存上。各個表面之間的交互如圖5所示。

圖5　DirectDraw各個頁面之間的交互

雷達終端收到信號處理上報的目標周圍25個距離單元，12個多普勒單元的幅度值后，默認采用RF方式顯示數據，橫軸為多普勒頻率(F)，縱軸為距離單元(R)，對每個RF位置根據信號處理機上報的幅度值顯示不同亮度的矩形塊，幅度值越大，矩形塊越亮，亮的個數即為該群目標中單體目標的數目，根據橫縱坐標可以查看每個目標的RF參數值；同時設計AR顯示方式，橫軸為距離單元(R)，縱軸為幅度值(A)，對不同多普勒頻率繪制不同線型的曲線，總共12條曲線，峰值出現的個數即為單體目標數，從峰值線型和R值也可查看該目標的RF參數值。雷達操作手可以通過點擊鼠標右鍵來切換這兩種顯示方式，以更好地觀測群目標。

3　實測結果分析

以下數據為實際試驗過程中采集到的，雙機編隊飛行，該組目標在信號處理過程中被判斷為一個目標，因此在雷達終端PPI中只顯示一個點跡，當雷達操作手下發高分辨指令以后，處理結果的RF顯示方式如圖6所示，AR顯示方式如圖7所示，可以明顯看到有兩個目標，第一個目標幅度較大，在多普勒維有所展寬，第二個目標幅度較小，二者在距離維相差3個距離單元。

圖6　RF可視化分辨效果圖

圖7　AR可視化分辨效果圖

4　結束語

本文針對窄帶體制雷達分辨率較低，無法對群目標進行分辨的問題，提出了一種輔助性的可視化分辨方法，該方法通過對信號處理機、數據處理機增加高分辨處理，并在雷達終端增加兩種顯示方式，方便操作手觀察群目標。最后基于某型窄帶雷達的實測數據對所提方法進行數據驗證。結果表明，該方法可以明顯區分群目標，具有良好通用性。