融合處理ssr航管與iff多模式協(xié)同航跡的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于協(xié)作傳感器目標(biāo)識別領(lǐng)域中的二次監(jiān)視雷達(dá)SSR航管數(shù)據(jù)處理和敵我 識別器(ΠΨ)協(xié)同監(jiān)視與目標(biāo)識別的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)為了持續(xù)穩(wěn)定跟蹤和詢問到空中客機，改善空中管制環(huán)境，提高管制效 率，一般可W通過航管二次雷達(dá)數(shù)據(jù)處理功能模塊的合理劃分，W及采用濾波跟蹤技術(shù)實 現(xiàn)對空中客機的實時監(jiān)視，并與其保持正常通信。每一個航班都有一個和其對應(yīng)的飛行計 劃；民航飛機不應(yīng)偏離預(yù)定航路;我方飛機都是按飛行計劃飛行。能夠與飛行計劃關(guān)聯(lián)的， 可W初步判斷為我方;否則判斷為不明。在我方空域飛出的飛機可W初步判斷為我機，敵方 空域飛出的飛機可W判斷為敵機，其他判斷為不明。敵方飛機空襲時，一般會關(guān)閉二次應(yīng)答 機，因此有二次代碼的可W初步判斷為我機，否則判斷為不明。敵我識別器(IFF)在民用和 軍事上都具有廣泛的應(yīng)用。在民用上，稱為航空交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)(ATCRBS)或二次監(jiān) 視雷達(dá)(SSR)，它是現(xiàn)代航空交通管制系統(tǒng)中的重要組成部分。在軍事上，稱為有源敵我識 別器系統(tǒng)（IFF),它是戰(zhàn)爭中攻擊敵人的"鷹眼"及判決器?？罩锌蜋C敵我識別器IFF是對雷 達(dá)或其它傳感器探測、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)行敵我屬性識別、通過在雷達(dá)終端上對相應(yīng)的目標(biāo)標(biāo)注 附加標(biāo)志，標(biāo)明"友"、"敵"。自動識別技術(shù)一直是個難題，識別結(jié)果很難做到100%準(zhǔn)確。敵 我識別系統(tǒng)由詢問器和應(yīng)答器兩部分配合工作，其工作方式有模式1、模式2、模式A、模式4 和模式5,其中模式5分為模式5-級和二級，從模式1到模式5-級都需要引導(dǎo)信息進(jìn)行詢問 識別，模式5二級是自主廣播和接收機制;最簡單的敵我識別系統(tǒng)，包括兩套詢問機、應(yīng)答機 運四個基本單元組成。需要與雷達(dá)進(jìn)行信息交換，還要與待識別目標(biāo)交換屬性信息，在平臺 數(shù)量大、種類多的情況下，詢問、應(yīng)答信號復(fù)雜交錯，容易產(chǎn)生混亂。協(xié)同工作體制還給系統(tǒng) 帶來諸多不確定性，如協(xié)同設(shè)備是否開機、工作是否正常、是否被占據(jù)等，敵我識別只能識 別我方，不能唯一地確認(rèn)敵方的不足，提出基于IFF和SSR航管模式協(xié)作式敵我識別器綜合 敵我識別方法，能較好地提供全局性的，敵方、我方和中立方信息。二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)是目 前普遍使用的飛行動態(tài)監(jiān)視手段.但是，SSR航管具有很多局限性，多徑反射、異步干擾和應(yīng) 答信號脈沖的重疊等，導(dǎo)致傳統(tǒng)的二次監(jiān)視雷達(dá)的A、C工作模式下，監(jiān)視的目標(biāo)出現(xiàn)虛假和 丟失現(xiàn)象。在使用討莫式工作方式后，可W通過詢問鎖定監(jiān)視目標(biāo)，減少多徑反射和異步干 擾的影響，增強目標(biāo)的監(jiān)視和識別能力。IFF和SSR航管多模式協(xié)同融合，是將IFF的1、2、A、 4、5模式一級和5模式二級下的目標(biāo)信息和SSR航管的A、C和計莫式下的目標(biāo)信息，進(jìn)行目標(biāo) 屬性和位置的關(guān)聯(lián)和估計。點跡關(guān)聯(lián)是在雷達(dá)剛開機沒有系統(tǒng)，航跡刪除是指：目標(biāo)連續(xù)幾 個時刻不出現(xiàn)的情航跡情況下進(jìn)行的，點航關(guān)聯(lián)是在航跡建立后跟蹤況下，就認(rèn)為是目標(biāo) 消失或者目標(biāo)跟丟。階段和存在系統(tǒng)航跡下新目標(biāo)的加入情況下進(jìn)行其中航跡更新和外推 使用濾波器來完成的。
[0003] 在現(xiàn)有方法監(jiān)視和識別系統(tǒng)中，SSR航管和IFF是分別獨立的傳感器，IFF依靠一次 雷達(dá)工作，通常需要Ξ種傳感器才能完成對空中的民用和我方目標(biāo)識別，通過將SSR航管和 IFF-體綜合化，帶來好處，可W使IFF不依賴一次雷達(dá)就可W對我方目標(biāo)進(jìn)行識別，得到和 平時期對空中民用和我方目標(biāo)的監(jiān)視和識別，由于，SSR航管和IFF的體制和工作原理相同， 其主要區(qū)別，在于詢問和應(yīng)答信息格式上不同，SSR航管常用的工作模式為:A、C和S;IFF工 作模式為：1、2、3A、4和5,其中IFF的4和5模式帶有加密機制，模式5分為二級:一級是詢問模 式，二級是自主廣播模式。SSR航管和IF內(nèi)只別器的工作原理是，通過詢問機發(fā)送平率為1030 兆赫固定的詢問信號，應(yīng)答機接收到詢問信號后，W平率1090兆赫的相應(yīng)的應(yīng)答信號回答， 詢問機通過信號處理器，解析應(yīng)答機信號，獲得飛機高速、地址碼、飛行代號和國別等屬性； 針對SSR航管和IFF-體綜合系統(tǒng)中，需要將運兩種傳感器的不同模式信息進(jìn)行融合，那么， 就需要SSR航管與IFF多模式協(xié)同航跡融合處理功能。在防空系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合中，對于航跡關(guān) 聯(lián)通常采取由粗到精、多級關(guān)聯(lián)方法綜合使用的原則。首先利用屬性分類作為約束條件，初 步判定兩個測量是否有可能關(guān)聯(lián);然后使用最近鄰方法結(jié)合目標(biāo)航向、航速、屬性信息等多 因素綜合加權(quán)進(jìn)行進(jìn)一步關(guān)聯(lián)，最后對于存在不確定關(guān)聯(lián)關(guān)系的多目標(biāo)和多航跡采用基于 模糊關(guān)聯(lián)的方法進(jìn)行精關(guān)聯(lián)處理。采用逐步限制決策數(shù)目，降低運算量。
[0004] 在SSR航管與IFF多模式協(xié)同航跡融合處理中，通過融合可W進(jìn)一步提高對目標(biāo)的 探測和分類能力，難點是將SSR航管和IFF不同模式詢問到的目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、身份屬性合并 和跟蹤，形成帶有身份屬性穩(wěn)定的目標(biāo)航跡，特別對判別SSR航管和IFF多模式下目標(biāo)之間 的關(guān)系和機動目標(biāo)跟蹤是難點，所W在SSR航管與IFF多模式協(xié)同航跡融合處理中，對不同 模式目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、屬性合并和穩(wěn)定跟蹤是完成目標(biāo)監(jiān)視和識別的關(guān)鍵?，F(xiàn)有的監(jiān)視系統(tǒng) 上SSR航管和IFF是各自獨立系統(tǒng)，SSR航管主要用在航管上，IFF主要用在戰(zhàn)場識別上，IFF 需要一次雷達(dá)配合，對已有SSR航管的航跡錄取器，主要處理A、C模式下的目標(biāo)，對IFF詢問 模式主要處理模式4,傳統(tǒng)的運幾種模式容易受到干擾和反射，即使通過航跡處理，也難W 消除虛假目標(biāo)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是針對SSR航管和IFF-體綜合化系統(tǒng)下，提供一種不僅能夠支撐生 成清晰可靠的空中監(jiān)視圖，還可提高空中民用和我方目標(biāo)監(jiān)視與識別能力，并能提高航跡 起始正確率，減少點跡與航跡關(guān)聯(lián)中捜索和查找次數(shù)，解決SSR航管和IFF多模式協(xié)同下的 目標(biāo)監(jiān)視和識別問題的融合處理SSR航管與IFF多模式協(xié)同航跡的方法，W減少SSR航管空 中目標(biāo)較多時的目標(biāo)監(jiān)視和識別錯誤問，擴展敵我識別器IFF能力，使其具備"我"、"民用" 和"敵"目標(biāo)識別功能。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種融合處理SSR航管與IFF多模式協(xié)同航跡的 方法，其特征在于包括如下步驟:在二次監(jiān)視雷達(dá)SSR航管和敵我識別器一體綜合化系統(tǒng) 中，首先，W二次監(jiān)視雷達(dá)SSR航管的A模式目標(biāo)位置為中屯、，根據(jù)天線掃描波束寬度和探測 誤差水平，設(shè)置時間口限和位置口限，將落入口限內(nèi)的SSR航管C模式目標(biāo)和A模式目標(biāo)點跡 合并，對得到的SSR航管的AC合并目標(biāo)點跡和計莫式的目標(biāo)點跡，通過目標(biāo)模式地址碼和位 置進(jìn)行點跡與點跡相關(guān)判斷，使用帶有模式碼m/n邏輯判斷法，對帶有相同模式碼或不矛盾 的屬性進(jìn)行關(guān)聯(lián)判斷，然后再利用位置判斷，對于目標(biāo)點跡之間，如果連續(xù)η次關(guān)聯(lián)有m次關(guān) 聯(lián)成功，進(jìn)行目標(biāo)航跡起始;其次，WSSR航管/IFF設(shè)備所在位置為中屯、，探測距離為半徑， 將360度的空域均分為32個區(qū)域，沿著順時鐘方向，從0度角進(jìn)行區(qū)域標(biāo)號，作為點跡存儲邏 輯結(jié)構(gòu);在敵我識別器IFF工作詢問應(yīng)答模式下，利用接收到的最近鄰目標(biāo)位置，按照目標(biāo) 點跡角度計算出所屬區(qū)域號，對相同區(qū)域和相鄰區(qū)域內(nèi)的SSR航管目標(biāo)航跡進(jìn)行關(guān)系判定， 將判定為同一個目標(biāo)關(guān)系的IFF目標(biāo)位置和身份屬性與SSR航管航跡信息進(jìn)行合并和補充， 生成SSR航管和IFF融合后的目標(biāo)航跡;在IFF處于自主廣播工作模式下，利用模式碼唯一性 特性，建立IFF目標(biāo)航跡，將連續(xù)Ξ個周期關(guān)聯(lián)成功的IFF與SSR航管航跡判決為同一個目 標(biāo)，補充和合并目標(biāo)的屬性，對目標(biāo)的位置進(jìn)行融合;最后通過對監(jiān)視目標(biāo)的航跡濾波更 新、預(yù)測和刪除，實現(xiàn)對目標(biāo)連續(xù)監(jiān)視和識別。
[0007] 本發(fā)明相比于現(xiàn)有方法具有如下有益效果：
[0008] 本發(fā)明通過對SSR航管和敵我識別IFF不同模式航跡融合，實現(xiàn)了對空中目標(biāo)多模 式身份屬性合并與保持，合并不同模式的位置信息，使目標(biāo)具有Ξ維坐標(biāo)信息和去除目標(biāo) 重復(fù)航跡，形成目標(biāo)空中清晰監(jiān)視圖；對S全呼模式目標(biāo)航跡，通過對其航跡預(yù)測和提前1/4 個區(qū)域告知SSR航管設(shè)備詢問機，從而實現(xiàn)討莫式點名功能，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
[0009] 能夠提供空中民用和我方目標(biāo)識別功能。本發(fā)明利用位置最近鄰最優(yōu)關(guān)聯(lián)方法， 對于敵我識別器IFF目標(biāo)/航跡和SSR航管航跡之間關(guān)系進(jìn)行判定，對判為同一個目標(biāo)，進(jìn)行 目標(biāo)民用和我方目標(biāo)屬性合并，對與判斷關(guān)聯(lián)不成功的，進(jìn)行單獨識別，使SSR航管和IFF- 體綜合化系統(tǒng)，具備民用和我方目標(biāo)識別能力。
[0010] 本發(fā)明中采用帶有模式碼m/n邏輯判斷方法，對帶有相同模式碼或不矛盾的屬性 進(jìn)行關(guān)聯(lián)判斷，可減少目標(biāo)點跡與點跡之間查詢次數(shù)，然后再利用位置判斷，對于目標(biāo)點跡 之間，如果連續(xù)η次關(guān)聯(lián)有m次關(guān)聯(lián)成功，進(jìn)行目標(biāo)航跡起始，該方法提高航跡起始正確率和 減少系統(tǒng)處理時間。
[0011] 本發(fā)明中采用劃分區(qū)域的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲方法，減少了在點跡與航跡關(guān)聯(lián)中捜索和 查找次數(shù)，減少點跡與航跡關(guān)聯(lián)的時間，提高算法的時效性，其劃區(qū)域可參閱圖3。
[0012] 本發(fā)明不僅能夠支撐生成清晰可靠的空中監(jiān)視圖，還可提高空中民用和我方目標(biāo) 監(jiān)視與識別能力。適用于SSR航管和IFF單獨的工作下的多模式的目標(biāo)監(jiān)視和識別，同時