多雷達數據融合

多雷達數據融合

多雷達數據融合的基本原理是用整個雷達網的雷達探測信息跟蹤目標,用對目標狀態(位置速度、航向)估計平滑目標的位置、速度、航向,在目標航跡的準確性、連續性、光滑性方面提高情報的質量。從技術上看,它主要解決時空統一、校正系統誤差、雷達航跡跟蹤和關聯、目標狀態估計和自適應處理等幾個問題。

基本介紹

  • 中文名:多雷達數據融合
  • 外文名:Multi-radar Data Fusion
  • 領域:通信、雷達
  • 基本原理:用整個雷達網的雷達探測跟蹤目標
  • 必要性:作戰環境的影響等
  • 解決的問題:時空統一、校正系統誤差等
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實現多雷達數據融合的必要性

作戰環境的影響

防空雷達面臨以下作戰環境,這些因素都會降低單部雷達對目標的發現機率,影響跟蹤目標的效果。
(1)空情容量大、目標密集、掌握空情難度增加;
(2)目標機動機率增大,精確確定目標位置更加困難;
(3)隱身目標的出現,目標反射面積變小,雷達探測困難;
(4)雷達受各種電子干擾的幾率增大。

雷達系統存在的問題

現有的雷達系統在情報獲取和情報處理過程中,由於設備或人員方面的原因,最後的處理結果與實際情況可能出現偏差,突出反映在下面幾點。
(1)雷達情報處理系統存在的關鍵問題:
1)多雷達上報的同一目標航跡在系統中不重合,難以很好地跟蹤,且當目標密集時不能保證空情的正確和完整,容易產生錯誤空情;
2)雷達探測的目標位置與目標真實地理位置間偏差較大,無法提供精確的目標坐標;
3)對機動和微弱目標的跟蹤效果差,容易跟錯目標、重新編批。
(2)造成綜合情報不準確的原因主要有以下幾個問題。
1)雷達真北不準。產生這一現象的原因可能是由於雷達天線常年受風吹雨淋,造成天線不水平;喇叭口水平、垂直位置變化;天線絞鏈、齒輪磨損,轉速不均勻等;
2)對信息採集不準或丟失。錄取操作員採集信息方式各異產生的誤差;脫機錄取視頻信號在傳輸中衰減造成小信號丟失;
3)通信信道質量差。通信傳輸易受多種干擾的影響,誤碼較高;信道容量低,信息易積壓;
4)雷達情報處理系統採用的是選主站方式,情報航跡不準、質量不高。
現代戰爭中,新型作戰飛機機動性能強,具有隱身特性,加上電子對抗的戰場環境,傳統雷達情報處理系統已應付不了多目標、高密度的空情要求,多雷達數據融合就是針對雷達情報處理的不足發展起來的一項新技術。

多雷達數據融合主要解決的問題

時空統一

雷達測量目標在本地極坐標系中進行,多雷達數據融合在統一坐標系中進行。統一坐標系是系統解決雷達網空間統一問題的基本模型。
(1)統一各雷達的測量坐標系。雷達的測量坐標系是分散在雷達網內,需要統一到系統的統一坐標系中。如果統一坐標系選得不合適,會產生目標的位置誤差。
(2)統一各雷達的時鐘。雷達信息源的時鐘和系統時鐘存在時差。系統處理的目標是運動目標,如果存在時差,將產生目標在位置上的誤差。

校正系統誤差

產生系統誤差的來源有很多,主要來源是以下幾種:
(1)雷達測量系統誤差。雷達測量系統誤差為測向、測距系統誤差。它是因雷達檢測設備的工作點飄移、探測地理環境、氣象條件等變化而變化的,屬緩慢變化。
(2)雷達定位系統誤差。雷達定位系統誤差為目標坐標的位移誤差。雷達測量極坐標系中心點是天線的位置點,往往用雷達站的經緯度,代替雷達天線的位置。
(3)雷達定向系統誤差。雷達定向系統誤差是指北誤差。雷達指北定向設備用的是磁北,而系統採用的是真北,這也是雷達測向系統誤差來源之一。
(4)雷達信息傳輸時延系統誤差。雷達測量的目標坐標時間如果用相對時間傳輸,則時延對目標帶來誤差,這種誤差隨時延大小而變化。
系統誤差校正的難點在於能否實時準確掌握真實誤差及誤差性質。

雷達航跡跟蹤和關聯

(1)雷達航跡跟蹤。雷達航跡跟蹤是判別雷達信息源報來的雷達航跡正確與否。雷達航跡的質量對數據融合影響非常大,信息源往往會產生:新目標的發現時延、跟錯目標點、轉彎時連續丟點、重新編批、以及程式設計不足造成的錯誤等問題。航跡跟蹤的難點是勻速直線飛行與機動轉彎飛行的跟蹤這一對矛盾。
(2)雷達航跡關聯。雷達航跡關聯是把各個雷達信息源報來的雷達航跡關聯為一個共同的系統航跡,這個系統航跡應和空中目標數量一致、坐標一致,它是各條雷達航跡的集合。
多雷達數據融合的目標狀態估計是對位置、速度、航向估值,因此關聯的依據是航跡的位置、速度、航向,同時屬性、機批號、機型、架數等性質也是重要依據。正確關聯的基礎是正確跟蹤雷達航跡以及情報處理有強容錯能力。

目標狀態估計

目標狀態估計是對系統航跡狀態進行估值,形成融合航跡。在航跡關聯後,形成的系統航跡還僅是由各條雷達航跡組成,根據這些雷達航跡對目標的位置、速度和航向進行狀態估計,掌握空中目標的飛行狀態。
狀態估計的難點是要求參加狀態估計的信息正確,否則估計的目標飛行狀態會發生較大錯誤。

自適應處理

自適應處理的目的是將雷達信息半自動化處理提升到自動化處理。
對目標狀態進行估計,首先必須消除系統誤差的影響,完整跟蹤雷達航跡,正確關聯各條雷達航跡,在此基礎上獲得準確的目標狀態估計。這些任務的模型和算法有多種多樣,但關鍵問題是如何避免前級雷達數據處理器的處理錯誤對目標狀態估計的不良影響,以及因多種原因損失掉的雷達探測信息、工作狀態信息、雷達航跡信息等信息對目標狀態估計的不良影響。同時,系統處理的信息量是非常大的,因此必須採用自適應處理技術,使信息處理自動化。

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