[发明专利]一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法

摘要

本发明公开了一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其处理过程为：在每个雷达扫描周期，由AD转换器采集雷达上单元提供的雷达脉冲信号，并将量化后的雷达脉冲信号传输给FPGA；然后由FPGA对量化后的雷达脉冲信号进行海杂波处理，得到每个目标船的极坐标信息，并传输给DSP；接着由DSP将每个目标船的极坐标信息变换为直角坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息和对应的直角坐标信息传输给ARPA；最后由ARPA对每个目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应α-β滤波处理，获取本船与每个目标船的相遇时间和相遇距离，优点在于由于采用了直角坐标系下的自适应α-β滤波方法，因此滤波精度得到了有效地提高，同时也很好的实现了机动目标的跟踪。

主权项

1.一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其特征在于它的处理过程为：在每个雷达扫描周期，由AD转换器采集雷达上单元提供的雷达脉冲信号，并将量化后的雷达脉冲信号传输给FPGA；然后由FPGA对量化后的雷达脉冲信号进行海杂波处理，得到每个目标船的极坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息传输给DSP，其中，目标船的极坐标信息包括目标船的径向距离和方位角；接着由DSP将每个目标船的极坐标信息变换为每个目标船的直角坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息和对应的直角坐标信息传输给ARPA，其中，直角坐标信息包括目标船的横坐标和纵坐标；最后由ARPA对每个目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应α-β滤波处理，获取本船与每个目标船的相遇时间和相遇距离，实现目标跟踪和避碰报警，并设定每个目标船在下一个雷达扫描周期的录取波门，具体过程如下：①在ARPA中预先设置N个目标信息存储空间，其中一个目标信息存储空间用于存储一个预录取目标船或已录取目标船的位置速度信息，位置速度信息包括目标船的径向距离、目标船的方位角、本船与目标船在横坐标方向上的距离、本船与目标船在纵坐标方向上的距离、本船与目标船在横坐标方向上的相对速度、本船与目标船在纵坐标方向上的相对速度、本船与目标船在横坐标方向上的距离预测误差均方根及本船与目标船在纵坐标方向上的距离预测误差均方根；②将第k个雷达扫描周期上当前正在处理的目标船定义为当前目标船；③判断当前目标船的径向距离是否小于设定的警戒圈半径，如果是，则执行步骤④，否则，对当前目标船不作处理，然后执行步骤⑦；④判断当前目标船是否在任一个预录取目标船或已录取目标船的录取波门内，如果是，则对当前目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应α-β滤波处理，得到本船与当前目标船在横坐标方向上的距离x_c(k)、本船与当前目标船在横坐标方向上的相对速度v_xc(k)、本船与当前目标船在横坐标方向上的距离预测误差均方根σ_px(k)和本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离y_c(k)、本船与当前目标船在纵坐标方向上的相对速度v_yc(k)、本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离预测误差均方根σ_py(k)，x_c(k)=x_p(k)+α_x(k)[x_m(k)-x_p(k)]，v_xc(k)=v_xc(k-1)+β_x(k)[x_m(k)-x_p(k)]/T，y_c(k)=y_p(k)+α_y(k)[y_m(k)-y_p(k)]，v_yc(k)=v_yc(k-1)+β_y(k)[y_m(k)-y_p(k)]/T，同时当当前目标船在任一个已录取目标船的录取波门内时判断当前目标船在第k-j个雷达扫描周期到第k个雷达扫描周期中是否有j/2次以上进入录取波门，如果是，则继续正常跟踪当前目标船，否则，认为当前目标船已丢失，并将其从目标存储空间中清除，然后执行步骤⑤，否则，将当前目标船作为新的预录取目标船，并将当前目标船的位置速度信息存储于空闲的目标信息存储空间中，然后执行步骤⑦，其中，x_p(k)表示第k-1个雷达扫描周期预测的第k个雷达扫描周期上的当前目标船的横坐标的值，x_p(k)=x_c(k-1)+v_xc(k-1)×T，x_c(k-1)表示第k-1个雷达扫描周期上本船与当前目标船在横坐标方向上的距离经滤波处理后的值，v_xc(k-1)表示第k-1个雷达扫描周期上本船与当前目标船在横坐标方向上的相对速度经滤波处理后的值，T表示雷达扫描周期，α_x(k)表示第k个雷达扫描周期上当前目标船在横坐标方向上的距离平滑系数，σ_mx(k)表示雷达测量误差的均方根，β_x(k)表示第k个雷达扫描周期上当前目标船在横坐标方向上的速度平滑系数，x_m(k)表示第k个雷达扫描周期上当前目标船的横坐标的测量值，x_m(k-i)表示第k-i个雷达扫描周期上当前目标船的横坐标的测量值，x_p(k-i)表示第k-i-1个雷达扫描周期预测的第k-i个雷达扫描周期上当前目标船的横坐标的值，n>3，y_p(k)表示第k-1个雷达扫描周期预测的第k个雷达扫描周期上当前目标船的纵坐标的值，y_p(k)=y_c(k-1)+v_yc(k-1)×T，y_c(k-1)表示第k-1个雷达扫描周期上本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离经滤波处理后的值，v_yc(k-1)表示第k-1个雷达扫描周期上本船与当前目标船在纵坐标方向上的相对速度经滤波处理后的值，T表示雷达扫描周期，α_y(k)表示第k个雷达扫描周期上当前目标船在纵坐标方向上的距离平滑系数，σ_my(k)表示雷达测量误差的均方根，β_y(k)表示第k个雷达扫描周期上当前目标船在纵坐标方向上的速度平滑系数，y_m(k)表示第k个雷达扫描周期上当前目标船的纵坐标的测量值，y_m(k-i)表示第k-i个雷达扫描周期上当前目标船的纵坐标的测量值，y_p(k-i)表示第k-i-1个雷达扫描周期预测的第k-i个雷达扫描周期上当前目标船的纵坐标的值；⑤根据x_c(k)、y_c(k)、v_xc(k)和v_yc(k)，计算本船与目标船的相遇时间和相遇距离，分别记为Tr和Sr，Tr=min{x_c(k)/v_xc(k),y_c(k)/v_yc(k)}，Sr=min{x_c(k),y_c(k)}，其中，min{}为取最小值函数；然后判断Tr小于最小会遇时间和Sr小于最小会遇距离是否同时满足，如果是，则发出报警，提醒操作人员做出避碰操作，然后执行步骤⑥，否则，执行步骤⑦；⑥根据当前目标船的径向距离和方位角，设定当前目标船的录取波门为(S-ΔS,S+ΔS)且(θ-Δθ,θ+Δθ)，其中，S表示当前目标船的径向距离，θ表示当前目标船的方位角，ΔS和Δθ表示录取波门的可调范围；⑦将第k个雷达扫描周期上的下一个待处理的目标船作为当前目标船，然后返回步骤③继续执行，直至第k个雷达扫描周期上的所有目标船处理完毕；⑧判断在第k-j个雷达扫描周期存储于目标存储空间的预录取目标船在第k-j个雷达扫描周期至第k个雷达扫描周期之间是否有j/2次以上进入录取波门，如果是，则认为在第k-j个雷达扫描周期存储于目标存储空间的预录取目标船为真目标，并将其作为录取目标船进行正常跟踪，否则，认为在第k-j个雷达扫描周期存储于目标存储空间的预录取目标船为虚假目标，并将其从目标存储空间中清除；⑨令k'=k+1,k=k'，按照步骤②至步骤⑧的操作对下一个雷达扫描周期上的所有目标船进行处理，其中，k'的初始值为0。